化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控 課件 2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1

化學(xué)組

第二章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控學(xué)習(xí)目標(biāo)1、知道如何應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡分析合成氨的適宜條件,體會(huì)應(yīng)用化學(xué)原理分析化工生產(chǎn)條件的思路和方法,發(fā)展變化觀念與平衡思想的學(xué)科核心素養(yǎng)。2、在合成氨適宜條件的討論中,形成多角度分析化學(xué)反應(yīng)和化工生產(chǎn)條件的思路,體會(huì)化學(xué)反應(yīng)原理的應(yīng)用價(jià)值。新課導(dǎo)入氨是重要的無機(jī)化工產(chǎn)品之一，合成氨工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。農(nóng)業(yè)上使用的氮肥，例如尿素、硝酸銨、磷酸銨、氯化銨以及各種含氮復(fù)合肥，都是以氨為原料的。合成氨是大宗化工產(chǎn)品之一，世界每年合成氨產(chǎn)量已達(dá)到1億噸以上，其中約有80%的氨用來生產(chǎn)化學(xué)肥料，20%作為其它化工產(chǎn)品的原料。新知探究一、合成氨反應(yīng)及其特點(diǎn)

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH＝?92.4kJ?mol?1

合成氨反應(yīng)是可逆反應(yīng)。由化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)關(guān)系可知，正反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)。根據(jù)ΔH＝?92.4kJ?mol?1可知，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。123反應(yīng)特點(diǎn)新知探究根據(jù)合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)，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？對(duì)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

提高平衡混合物中氨的含量

增大移走氨升溫降溫增大增大正催化劑不影響增大合成氨的反應(yīng)速率與提高平衡混合物中氨的含量所應(yīng)采取的措施是否一致?①升高溫度，氨的含量降低。這與反應(yīng)速率是矛盾的；②增大壓強(qiáng)，氨的含量增大。這與反應(yīng)速率是一致的。新知探究二、工業(yè)合成氨生成條件的選擇壓強(qiáng)原理分析表明，合成氨時(shí)壓強(qiáng)越大越好；但壓強(qiáng)大，對(duì)材料的強(qiáng)度和設(shè)備的制造要求就越高，需要的動(dòng)力也越大，這將會(huì)大大增加生產(chǎn)投資，并可能降低綜合經(jīng)濟(jì)效益。

目前，一般采用的壓強(qiáng)為10MPa~30MPa。新知探究溫度根據(jù)平衡移動(dòng)原理，合成氨應(yīng)采用低溫以提高平衡轉(zhuǎn)化率。但溫度降低會(huì)使反應(yīng)速率減小，達(dá)到平衡時(shí)間變長，這在工業(yè)生產(chǎn)中是很不經(jīng)濟(jì)的。

目前，一般采用的溫度為400~500℃。二、工業(yè)合成氨生成條件的選擇新知探究催化劑使用催化劑能改變反應(yīng)歷程，降低反應(yīng)活化能，使反應(yīng)物在較低溫度時(shí)能較快地進(jìn)行反應(yīng)。目前合成氨工業(yè)中普遍使用的是鐵觸媒。鐵觸媒在500℃左右時(shí)活性最大，這也是合成氨一般選擇400~500℃進(jìn)行的重要原因。二、工業(yè)合成氨生成條件的選擇防止催化劑中毒新知探究濃度為提高平衡轉(zhuǎn)化率，工業(yè)上采取迅速冷卻的方法，使氨氣變成液氨并及時(shí)分離，分離后的原料氣N2和H2，并及時(shí)補(bǔ)充循環(huán)使用，使反應(yīng)物保持一定的濃度。二、工業(yè)合成氨生成條件的選擇新知探究

工業(yè)合成氨的適宜條件壓強(qiáng)溫度催化劑濃度10～30MPa400～500℃鐵觸媒N2和H2的的投料比為1∶2.8，及時(shí)分離氨新知探究三、調(diào)控化學(xué)反應(yīng)需考慮的問題3、生產(chǎn)要求：要考慮設(shè)備的要求和技術(shù)條件。1、反應(yīng)限度：要考慮盡量增大反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，充分利用原料。2、反應(yīng)速率：要選擇較快的反應(yīng)速率，提高單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量。課堂小結(jié)一、合成氨反應(yīng)及其特點(diǎn)二、工業(yè)合成氨生成條件的選擇三、調(diào)控化學(xué)反應(yīng)需考慮的問題新知演練【練習(xí)1】在合成氨工業(yè)中，為增加NH3的日產(chǎn)量，實(shí)施下列措施的變化過程中與平衡移動(dòng)無關(guān)的是(

)A．不斷將氨分離出來B．使用催化劑C．采用700K左右的高溫而不是900K的高溫D．采用2×107Pa～5×107Pa的壓強(qiáng)B【練習(xí)2】有關(guān)合成氨工業(yè)的說法中,正確的是(

)A.增大H2的濃度,可提高H2的轉(zhuǎn)化率B.由于氨易液化,N2、H2在實(shí)際生產(chǎn)中會(huì)循環(huán)使用,所以總體來說氨的產(chǎn)率很高C.合成氨工業(yè)的反應(yīng)溫度