化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控課件2022-2023學(xué)年高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1

2.4化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控目標(biāo)01能運用濃度、壓強(qiáng)、溫度和催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的影響規(guī)律，能討論化學(xué)反應(yīng)條件的選擇和優(yōu)化。02初步掌握應(yīng)用化學(xué)原理選擇化工生產(chǎn)條件的思想和方法,培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任等方面的學(xué)科核心素養(yǎng)。合成氨的發(fā)展18世紀(jì)末，英國化學(xué)家克魯克斯“先天下之憂而憂”，率先發(fā)出為了使子孫后代免于饑餓“向空氣要氮肥”的號召。我國合成氨工業(yè)的發(fā)展是在20世紀(jì)30年代開始的，經(jīng)過幾十年的不懈奮斗和發(fā)展，我國已經(jīng)擁有了許多不同流程、不同規(guī)模的合成氨工廠。我國目前擁有了一支能夠進(jìn)行合成氨生產(chǎn)的科研等方面的研究技術(shù)團(tuán)隊，讓我國已成為世界上最大的合成氨生產(chǎn)國，產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的1/3。合成氨工業(yè)是關(guān)系我國國民經(jīng)濟(jì)的重要行業(yè)，是我國化肥工業(yè)的基礎(chǔ)，也是傳統(tǒng)煤化工的重要組成部分。氨是重要的化工原料，主要用于制造氮肥、硝酸、丁腈橡膠等；氨在冶金、機(jī)械加工、電子、造紙等行業(yè)用途廣泛。合成氨反應(yīng)的特點可逆性體積變化焓變自發(fā)性合成氨的熱化學(xué)方程式為N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)

ΔH=-92.4kJ·mol-1反應(yīng)為

反應(yīng)。正反應(yīng)是氣體體積

的反應(yīng)。?H

0，熵變：?S

0常溫（298K）下，?H－T?S

0，能自發(fā)進(jìn)行?？赡婵s小<<<想一想根據(jù)合成氨反應(yīng)的特點，應(yīng)如何選擇反應(yīng)條件，以增大合成氨的反應(yīng)速率、提高平衡混合物中氨的含量？從化學(xué)平衡分析

理論分析——如何通過選擇反應(yīng)條件提高平衡混合物中氨的含量？

對合成氨反應(yīng)的影響影響因素濃度溫度壓強(qiáng)提高平衡混合物中氨的含量n(N2):n(H2)≈1:3及時移走產(chǎn)生的氨降低增大從化學(xué)平衡分析

實驗驗證理論

①溫度理論分析：低溫可以提高平衡混合物中氨的含量。實驗結(jié)果：與理論預(yù)期一致n(N2):n(H2)≈1:310MPa采用控制變量的方法從化學(xué)平衡分析

實驗驗證理論

②壓強(qiáng)理論分析：壓強(qiáng)越大越有利于提高平衡混合

物中氨的含量。實驗結(jié)果：與理論預(yù)期一致采用控制變量的方法n(N2):n(H2)≈1:3400℃從化學(xué)反應(yīng)速率分析

合成氨反應(yīng)為什么慢？——活化能高

怎樣降低反應(yīng)的活化能？——改變反應(yīng)歷程如何增大合成氨的化學(xué)反應(yīng)速率？對合成氨反應(yīng)的影響影響因素濃度溫度壓強(qiáng)催化劑增大合成氨的反應(yīng)速率增大升高增大使用①壓強(qiáng)從化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡考慮，都是壓強(qiáng)越大越好。綜合成本與設(shè)備耐壓：10MPa~30MPa②催化劑增大化學(xué)反應(yīng)速率，不改變平衡混合物的組成。現(xiàn)在常用鐵為主體的多成分催化劑,又稱鐵觸媒，其活性最好的溫度為500℃左右。③溫度低溫可以提高平衡混合物中氨的含量，但低溫會減小化學(xué)反應(yīng)速率。綜合考慮，特別是考慮催化劑的活性：

一般400~500℃綜合分析工業(yè)生產(chǎn)中選擇適宜生產(chǎn)條件的原則外界條件有利于增大反應(yīng)速率的條件控制有利于平衡正向移動的條件控制綜合分析結(jié)果濃度增大反應(yīng)物的濃度增大反應(yīng)物的濃度、減小生成物的濃度不斷地補(bǔ)充反應(yīng)物、及時地分離出生成物催化劑加合適的催化劑