化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控課件高二上學(xué)期化學(xué)人教版選擇性必修12

化學(xué)選擇性必修一第二章化學(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)控思考：假如你是一個(gè)化工廠的老板對(duì)工業(yè)你主要應(yīng)考慮哪些問題？1、經(jīng)濟(jì)效益2、社會(huì)效益可行性、成本、產(chǎn)率、生產(chǎn)效率、設(shè)備、條件等環(huán)境提高綜合經(jīng)濟(jì)效益理論實(shí)際提高單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量（從化學(xué)反應(yīng)的速率考慮）提高平衡混合物中生成物的含量（從化學(xué)平衡的移動(dòng)考慮）從生產(chǎn)成本、動(dòng)力、材料、設(shè)備等對(duì)上述理論探討進(jìn)一步論證，以得出合理的結(jié)論。人工合成氨N2+3H2

2NH3高溫、高壓催化劑NO3－用空氣制造面包的圣人——弗里茨·哈伯因發(fā)明用氮?dú)夂蜌錃夂铣砂钡姆椒ǐ@得1918年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)如何從空氣制得面包？哈伯（1918年）合成氨的基礎(chǔ)開發(fā)工作合成氨與三次諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)博施（1931年）實(shí)現(xiàn)了合成氨的工業(yè)化埃特爾（2007年）揭開了合成氨的反應(yīng)機(jī)理卡爾·博施格哈德·埃特爾弗里茨·哈伯工業(yè)合成氨是人類科學(xué)技術(shù)的一項(xiàng)重大突破，其反應(yīng)如下：

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH＝?92.4kJ?mol?1工業(yè)合成氨時(shí)主要考慮的因素有哪些？(3)便宜(4)綠色(2)快(1)多提高平衡混合物里氨的含量提高單位時(shí)間里氨的產(chǎn)量降低成本，提高原料利用率保護(hù)環(huán)境，對(duì)設(shè)備的要求——化學(xué)平衡——化學(xué)反應(yīng)速率1.反應(yīng)原理：(1)可逆性：反應(yīng)為

反應(yīng)。(2)熵變：ΔS

0，正反應(yīng)是氣體體積

的反應(yīng)。(3)焓變：ΔH

0，是

反應(yīng)。一、合成氨反應(yīng)條件的原理分析：可逆<縮小<放熱(4)該反應(yīng)的自發(fā)性如何？N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)△H＝－92.2kJ?mol-1

?S＝－198.2J?K-1?mol-1請(qǐng)根據(jù)反應(yīng)的焓變和熵變分析在298K時(shí)合成氨反應(yīng)能否正向自發(fā)進(jìn)行？△G=△H－T△S=－33.14kJ·mol－1＜0，可以自發(fā)

3、反應(yīng)條件的選擇對(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反應(yīng)物濃度增大反應(yīng)物濃度升高溫度降低溫度增大壓強(qiáng)增大壓強(qiáng)使用催化劑無影響以增大合成氨的反應(yīng)速率、提高平衡混合物中按的含量4、數(shù)據(jù)分析不同條件下，合成氨反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)反應(yīng)混合物中氨的含量（體積分?jǐn)?shù)）溫度/℃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條件提高反應(yīng)速率提高平衡轉(zhuǎn)化率綜合結(jié)果壓強(qiáng)溫度催化劑濃度

提高合成氨反應(yīng)速率和平衡轉(zhuǎn)化率的條件比較高壓高壓高壓高溫低溫兼顧速率和平衡，且考慮催化劑活性使用無影響使用增大反應(yīng)物濃度增大反應(yīng)物濃度，降低生成物濃度增大反應(yīng)物濃度，且不斷減少生成物濃度學(xué)以致用

提升關(guān)鍵能力

A.升高溫度，減小壓強(qiáng)，增加氮?dú)釨.降低溫度，增大壓強(qiáng)，加入催化劑C.升高溫度，增大壓強(qiáng)，增加氮?dú)釪.降低溫度，增大壓強(qiáng)，分離出部分氨√校本P562.下列有關(guān)合成氨工業(yè)的說法正確的是(

)

√1、壓強(qiáng)但是對(duì)材料的強(qiáng)度和設(shè)備的制造要求也越高，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，我國(guó)的合成氨廠一般采用的壓強(qiáng)為10～30MPa壓強(qiáng)越大，速率、轉(zhuǎn)化率都大

綜合分析二

、工業(yè)合成氨反應(yīng)條件的控制：N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)△H＝－92.2kJ?mol-1

2、溫度綜合分析低溫能提高平衡轉(zhuǎn)化率，但速率慢，到達(dá)平衡時(shí)間長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)效益差，高溫溫能提高速率，但轉(zhuǎn)化率小，且催化劑在500

℃時(shí)活性最大目前，一般采用的溫度為400~500

℃二、工業(yè)合成氨反應(yīng)條件的控制：N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)△H＝－92.2kJ?mol-1

3、催化劑催化劑，改變反應(yīng)歷程，降低反應(yīng)的活化能，使反應(yīng)物在較低溫度時(shí)能較快地進(jìn)行反應(yīng)。弗里茨·哈伯：鋨或用鈾—碳化鈾作催化劑鋨：效果好，但儲(chǔ)量極少且鋨蒸汽有劇毒。鈾：價(jià)格昂貴，性質(zhì)過于敏感卡爾·博施：尋找廉價(jià)、安全、穩(wěn)定的催化劑。6500次試驗(yàn)，2500種不同配方，最終選用活化溫度700K左右的含鉛鎂促進(jìn)劑的鐵觸媒。鐵觸媒二、工業(yè)合成氨反應(yīng)條件的控制：圖2：催化劑不同溫度下的催化能力②混有的雜質(zhì)使催化劑“中毒”，原料氣必須經(jīng)過凈化①催化劑鐵觸媒在500℃左右時(shí)的活性最大4、濃度圖：NH3的平衡體積分?jǐn)?shù)隨投料比變化的曲線①從化學(xué)平衡的角度分析，在氮?dú)夂蜌錃獾奈镔|(zhì)的量比為1：3時(shí)，平衡轉(zhuǎn)化率最大，但是實(shí)驗(yàn)測(cè)得適當(dāng)提高N2的濃度，即N2和H2的物質(zhì)的量比為1：時(shí)，更能促進(jìn)氨的合成。在溫度與壓強(qiáng)的最佳條件下，平衡混合物中氨的含量仍不高二、工業(yè)合成氨反應(yīng)條件的控制：N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)△H＝－92.2kJ?mol-1

4、濃度②不斷地補(bǔ)充反應(yīng)物或者及時(shí)的分離生成物有利于工業(yè)生產(chǎn)a、迅速冷卻氨氣成液態(tài)并及時(shí)分離b、將氨分離后的原料氣循環(huán)使用，并及時(shí)補(bǔ)充氮?dú)夂蜌錃猓?/p>

使反應(yīng)物保持一定的濃度。1、合成氨常用的生產(chǎn)條件：①催化劑：鐵觸媒②溫度：400~500℃③壓強(qiáng):10MPa~30MPa④濃度：將氨及時(shí)分離出來，原料氣循環(huán)使用，補(bǔ)充N2和H2小結(jié)：工業(yè)合成氨的適宜條件2、合成氨工業(yè)流程：學(xué)以致用

提升關(guān)鍵能力

√校本P57

√校本P573.(2023·煙臺(tái)高二檢測(cè))合成氨工業(yè)在20世紀(jì)初期形成，工藝日趨成熟。下列關(guān)于工業(yè)合成氨的敘述正確的是(

)

√校本P574、化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控含義：通過改變反應(yīng)條件使一個(gè)可能發(fā)生的反應(yīng)按照某一方向進(jìn)行?？紤]實(shí)際因素a.結(jié)合設(shè)備條件、安全操作、經(jīng)濟(jì)成本等情況，綜合考慮影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的因素，尋找合適的生產(chǎn)條件。b.根據(jù)環(huán)境保護(hù)及社會(huì)效益等方面的規(guī)定和要求做出分析，權(quán)衡利弊，才能實(shí)施生產(chǎn)?！締栴}探究】硫酸工業(yè)中，通過下列反應(yīng)使SO2轉(zhuǎn)化為SO3:SO2+O2

?SO3

△H<0。下表列出了在不同溫度和壓強(qiáng)下，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)SO2的轉(zhuǎn)化率：溫度/

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