化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控（精講課件）-高二化學(xué)學(xué)習(xí)高效學(xué)講練（人教版2019選擇性必修1）

第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控第二章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡本課件內(nèi)嵌有高清視頻供老師參考使用視頻：合成氨本頁(yè)可自行刪除【考綱要求】認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的綜合調(diào)控在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中的重要作用。知道催化劑可以改變反應(yīng)歷程，對(duì)調(diào)控化學(xué)反應(yīng)速率具有重要意義。知識(shí)導(dǎo)航課堂導(dǎo)入向空氣要面包——合成氨中的化學(xué)問(wèn)題氨是重要的無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品之一，合成氨工業(yè)在國(guó)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，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。其中約有80%的氨用來(lái)生產(chǎn)化學(xué)肥料，20%作為其它化工產(chǎn)品的原料。一．工業(yè)合成氨的原理分析N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol-1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無(wú)影響1.壓強(qiáng)①原理分析：壓強(qiáng)越大越好。②選用條件：目前，我國(guó)合成氨廠一般采用的壓強(qiáng)為10～30MPa。③合成氨時(shí)不采用更高壓強(qiáng)的理由：壓強(qiáng)越大，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。一．工業(yè)合成氨的原理分析一．工業(yè)合成氨的原理分析2.溫度①原理分析：低溫有利于提高原料的平衡轉(zhuǎn)化率。②選用條件：目前，在實(shí)際生產(chǎn)中一般采用的溫度為400～500℃。③不采用低溫的理由：溫度降低會(huì)使化學(xué)反應(yīng)速率減小，達(dá)到平衡所需時(shí)間變長(zhǎng)，這在工業(yè)生產(chǎn)中是很不經(jīng)濟(jì)的。合成氨反應(yīng)一般選擇400～500℃進(jìn)行的又一重要原因?yàn)殍F觸媒在500℃左右時(shí)的活性最大。一．工業(yè)合成氨的原理分析3.催化劑①原理分析：在高溫、高壓下，N2和H2的反應(yīng)速率仍然很慢。②選用條件：通常采用加入以鐵為主體的多成分催化劑，又稱(chēng)鐵觸媒。③選擇催化劑的理由：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)。為了防止混有的雜質(zhì)使催化劑“中毒”，原料氣必須經(jīng)過(guò)凈化。一．工業(yè)合成氨的原理分析4.濃度①原理分析：在500℃和30MPa時(shí)，平衡混合物中NH3的體積分?jǐn)?shù)及平衡時(shí)N2和H2的轉(zhuǎn)化率仍較低。②采取的措施：采取迅速冷卻的方法，使氣態(tài)氨變成液氨后及時(shí)從平衡混合物中分離出去；應(yīng)將NH3分離后的原料氣循環(huán)使用，并及時(shí)補(bǔ)充N(xiāo)2和H2，使反應(yīng)物保持一定的濃度。③采取該措施的理由：分離出NH3以促使平衡向生成NH3的方向移動(dòng)，此外原料氣的循環(huán)使用并及時(shí)補(bǔ)充原料氣，既提高了原料的利用率，又提高了反應(yīng)速率，有利于合成氨反應(yīng)。二．工業(yè)合成氨的適宜條件外部條件工業(yè)合成氨的適宜條件壓強(qiáng)10～30MPa溫度400～500℃催化劑使用鐵觸媒作催化劑濃度氨及時(shí)從混合氣中分離出去，剩余氣體循環(huán)使用；及時(shí)補(bǔ)充N(xiāo)2和H2三．合成氨的工藝流程四．化學(xué)反應(yīng)調(diào)控需要注意的問(wèn)題1.考慮參加反應(yīng)的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)等本身因素。2.考慮影響化學(xué)反應(yīng)速率和平衡的溫度、壓強(qiáng)、濃度、催化劑等反應(yīng)條件。3.選擇適宜的生產(chǎn)條件還要考慮設(shè)備條件、安全操作、經(jīng)濟(jì)成本等情況。4.選擇適宜的生產(chǎn)條件還要考慮環(huán)境保護(hù)及社會(huì)效益等方面的規(guī)定和要求。效果檢測(cè)1.下列關(guān)于工業(yè)合成氨的敘述正確的是()A．合成氨工業(yè)溫度選擇為700K左右，只要是為了提高NH3產(chǎn)率B．使用催化劑和施加高壓，都能提高反應(yīng)速率，但對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)無(wú)影響C．合成氨生產(chǎn)過(guò)程中將NH3液化分離，可提高N2、H2的轉(zhuǎn)化率D．合成氨工業(yè)中為了提高氫氣的利用率，可適當(dāng)增加氫氣濃度【答案】C2.在合成氨時(shí)，要使氨的產(chǎn)率增大，又要使化學(xué)反應(yīng)速率增大，可以采取的措施有()①增大體積使壓強(qiáng)減小②減小體積使壓強(qiáng)增大③升高溫度④降低溫度⑤恒溫恒容，再充入N2和H2

⑥恒溫恒壓，再充入N2和H2⑦及時(shí)分離產(chǎn)生的NH3⑧使用催化劑A．②④⑤⑦ B．②③④⑤⑦⑧C．②⑤

D．②③⑤⑧【答案】C3．（2021·東臺(tái)創(chuàng)新高級(jí)中學(xué)高二月考）對(duì)于反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g)，下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是A．使用催化劑能縮短該反應(yīng)到達(dá)平衡的時(shí)間B．升高溫度有利于提高SO2的平衡轉(zhuǎn)化率C．提高

的值可增大SO2的轉(zhuǎn)化率D．增大體系的壓強(qiáng)能提高SO2的反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率【答案】B4．（2021·廣西高二月考）可逆反應(yīng)A(s)+B(g)?2C(g)?H＜0在密閉容器中達(dá)到平衡后，改變條件，能使B轉(zhuǎn)化率提高的是A．保持恒溫恒壓，充入氦氣 B．保持恒溫恒容，充入氦氣C．其它條件不變時(shí)，升高溫度 D．其它條件不變時(shí)，加入少量A【答案】A5．（2021·寧夏大學(xué)附屬中學(xué)高二月考）在一密閉容器中，反應(yīng)aX(g)