化学反应调控（公开课）课件高二上学期化学人教版选择性必修()-

1.认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。2.知道催化剂可以改变反应历程，对调控反应速率具有重要意义。3.能运用温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响规律解释生产、生活、实验室中的实际问题，能讨论化学反应条件的选择和优化。1.变化观念与平衡思想:能运用浓度、压强、温度和催化剂对化学反应速率、化学平衡的影响规律，讨论化学反应条件的选择和优化。⒉宏观辨识与微观探析:针对典型案例，能从限度、速率等角度对化学反应和化工生产条件进行综合分析。学习目标素养目标第四节

化学反应

的调控第二章化学反应速率与化学反应平衡自然固氮雷电/大气/高能固氮N2＋O22NO放电或高温

H＝＋180.5kJ•mol-1工业合成氨人工固氮N2＋3H22NH3高温、高压催化剂

H＝－92.2kJ•mol-1

S＝－198.2J•mol-1•k-1K=5.0×108高温下反应能自发进行ΔH>0ΔS>0低温下反应能自发进行ΔH<0ΔS<0任务一、重走固氮路思考1:如果你是当时的科学家，你会选择哪个方案?理由?1898年，英国科学家克鲁克斯发出“向空气要面包”的号召

S＝＋124J•mol-1•k-1K=3.8×10-31人工固氮(合成氨法)从反应进行方向看

G=

H-T

S<0从反应限度看K值较大，反应能进行完全方案可行任务一、重走固氮路思考2:工业生产中应该考虑那些问题呢？

多快好省小组研学化学反应速率化学平衡移动环保问题设备安全能源消耗原料利用率从理论出发，科学家在实验室模拟该实验，研究发现：室温下将氮气、氢气混合，即使在实验允许的最大压强下也几乎得不到氨气。反应速率过慢且产氨率较低化学平衡外界条件改变增大合成氨的反应速率提高平衡混合物中氨的含量任务二、工业合成氨反应条件的理论分析如何改进上述所遇的问题呢？合作探究反应速率问题1：合成氨的催化剂发展过程？问题2：目前催化合成氨的催化剂是什么？请化学助手豆包给大家解答问题化学助手豆包据统计，约90%以上的化学工业过程中都使用催化剂。合成氨需要用到催化剂铁触媒，为了寻找合适的催化剂，博施及其研究组进行了大量的试验，一直到1922年，共进行了超过2500种配方的20000多次试验，终于筛选出了合成氨工业用催化剂。尽管后来不断地改进，但这种类型的催化剂一直沿用至今。知识拓展科学探索没有止境，未来等待你们挑战对合成氨反应的影响影响因素浓度温度压强催化剂增大合成氨的反应速率提高平衡混合物中氨的含量ΔH＝－92.4kJ/mol增大升高增大加入铁触媒降低无影响增大增大根据合成氨反应的特点，应如何选择反应条件，以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量？N2＋3H22NH3高温、高压催化剂合作探究任务二、工业合成氨反应条件的理论分析数据分析分析表中数据，讨论应如何选择反应条件？增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量的措施是否一致？不同条件下，合成氨反应达到化学平衡时反应混合物中氨的含量(体积分数)温度/℃氨的含量/%0.1MPa10MPa20MPa30MPa60MPa100MPa20015.381.586.489.995.498.83002.2052.064.271.084.292.64000.4025.138.247.065.279.85000.1010.619.126.442.257.56000.054.509.1013.823.131.4(初始时氮气和氢气的体积比是1∶3)合作探究任务二、工业合成氨反应条件的理论分析数据分析不同条件下，合成氨反应达到化学平衡时反应混合物中氨的含量(体积分数)温度/℃氨的含量/%0.1MPa10MPa20MPa30MPa60MPa100MPa20015.381.586.489.995.498.83002.2052.064.271.084.292.64000.4025.138.247.065.279.85000.1010.619.126.442.257.56000.054.509.1013.823.131.4(初始时氮气和氢气的体积比是1∶3)合作探究分析表中数据，可知：温度一定，随着压强越大，反应速率增大，氨的含量升高任务二、工业合成氨反应条件的理论分析分析表中数据，可知：压强一定，随着温度越大，反应速率增大，氨的含量降低压强越大，对材料的强度和设备的制造要求就越高，需要的动力也越大。图像分析——压强会大大增加生产投资，并可能降低综合经济效益提示20%~40%我国的合成氨厂一般采用的压强为10MPa~30MPa思考3:合成氨时压强越大越好吗?压强的选择—成本与效益的博弈任务三、工业合成氨反应条件的控制图像分析——温度与催化剂实际生产中一般采用的温度为400~500℃提示温度降低，速率太慢，达到平衡所需时间变长，这在工业生产中很不符合经济效益，升高温度，转化率降低，合成氨所需的催化剂铁触媒的活性在500℃左右活性最大。10%~30%为了防止混有的杂质使催化剂“中毒”，原料气必须经过净化。温度的选择—快与少、慢与多的权衡任务三、工业合成氨反应条件的控制资料:500°C和30MPa时，合成氨平衡混合物中NH3的体积分数为26.4%。思考4:如何提高原料的转化率?方法一：分离出NH3以促使平衡正向移动

迅速冷却方法二：应将NH3分离后的原料气循环利用，并及时补充反应物使反应物浓度保持1:2.8合作探究任务三、工业合成氨反应条件的控制图像分析——浓度NH3的体积分数/%0123456102030405060氢气和氮气的体积比初始时氮气和氢气的体积比是1∶3增大氮气浓度液化氨气及时从混合物中分离出去从原料成本来看，氢气的价格要比氮气的价格高，思考：如何提高氨气的产量？促使化学平衡正向移动，提高氨的产量NH3的体积分数最大浓度的选择任务三、工业合成氨反应条件的控制2NH3

N2

+3H2

催化剂高温、高压温度：400~500℃压强：10MPa~30MPa催化剂：铁触媒浓度：增大氮气浓度、液化氨气(反应速率较快、催化剂活性较大)(反应速率较快、平衡正向移动)(反应速率较快，缩短到达平衡时间)(反应速率较快、提高氢气的转化率)工业合成氨适宜的条件任务三、工业合成氨反应条件的控制物质、能量交换生产流程制气→净化除杂→压缩→合成→冷却分离→循环压缩液态NH3干燥净化N2+H2N2+H2防止催化剂中毒增加原料利用率N2和H2经过循环反应，尽可能多的转化为NH3压缩机加压10MPa~30MPaN2+H2热交换N2+H2铁触媒400~500℃N2+H2NH3+N2+H2NH3+N2+H2冷却任务四、工业合成氨的工艺流程知识拓展合成氨与三次诺贝尔化学奖哈伯（1918年）合成氨的基础开发工博施（1931年）实现了合成氨的工业化埃特尔（2007年）揭开了合成氨的“天机”

“合成氨”里的中国人：2016年中科院大连化学物理研究所研究团队研制合成了一种新型催化剂，将合成氨的温度、压强分别降到了350℃、1MPa更加节能、降低成本化工生产中调控反应的一般思路思维建模1、影响化学反应进行的因素(1)内因:参加反应的物质的组成、结构和性质等本身因素(2)外因:温度、压强、浓度、催化剂等反应条件。2、化学反应的调控

分值：4分题目1在合成氨工业中,为增加NH3的日产量,下列操作与平衡移动无关的是(

)。A.不断地将氨分离出来B.使用催化剂B

分值：2分题目2合成氨工业采用的温度：()A.常温B.400~500°CB

分值：2分题目3合成氨工业采用的压强：()A.常压B.10~30MPaB

分值：4分题目4合成氨工业中采用循环操作是主要是为了（）A.提高平衡混合物