化学人教版（2019）选择性必修1第二章第四节化学反应的调控（共18张ppt）.pptx

第二章第二章 化学反化学反应应速率和化学平衡速率和化学平衡第四第四节节 化学反化学反应应的的调调控控【学学习习目目标标】1、了解如何、了解如何应应用化学反用化学反应应速率速率和化学和化学平衡平衡原理分析合原理分析合成氨的适宜条件；成氨的适宜条件；2、了解、了解应应用化学反用化学反应应原理分析化工生原理分析化工生产产条件的思路和条件的思路和方法，体方法，体验验实际实际生生产产条件的条件的选择选择与与理理论论分析分析的差异；的差异；3、认识认识化学反化学反应应速率和化学平衡的速率和化学平衡的调调控在工控在工业业生生产产中中的重要作用。的重要作用。工工 业业 生生 产产 中中 应 该应 该 考考 虑虑 那 些那 些 问 题问 题 呢？呢？思考探究思考探究速速 率率产产 率率经济经济成本成本设备设备条件条件安全安全条件条件 N2+3H2 2NH3 H 0 以工以工业业合成氨生合成氨生产产条件的条件的选择为选择为例，研究化学反例，研究化学反应应的的调调控控问题问题工工业业合成氨的反合成氨的反应应及其特点：及其特点：(1)可逆反可逆反应应。(2)正反正反应为应为气体体气体体积积_的反的反应应。(3)正反正反应为应为放放热热反反应应。减减 小小1、原理分析、原理分析对对合成氨反合成氨反应应的影响的影响影响因素影响因素浓浓度度温度温度压压强强催化催化剂剂增大合成氨的增大合成氨的反反应应速率速率提高平衡混合物提高平衡混合物中氨的含量中氨的含量增大反增大反应应物物浓浓度度增大反增大反应应物物浓浓度度升高升高温度温度降低降低温度温度增大增大压压强强增大增大压压强强使用使用催化催化剂剂无影响无影响一、合成氨的适宜条件一、合成氨的适宜条件选择选择【思考与思考与讨论讨论】-P442、数据分析数据分析温度温度/氨的含量氨的含量/%0.1MPa 10MPa20 MPa30 MPa60 MPa100MPa20015.381.586.489.995.498.83002.2052.064.271.084.292.64000.4025.138.247.065.279.85000.1010.619.126.442.257.56000.054.509.1013.823.131.43、结论结论：升高温度，氨的含量升高温度，氨的含量_；这这与反与反应应速率是速率是_的。的。增大增大压压强强，氨的含量，氨的含量_；这这与反与反应应速率是速率是_的。的。降低降低相矛盾相矛盾增大增大相一致相一致二、二、实际实际化工生化工生产产适宜条件的适宜条件的选择选择1、分析反、分析反应应的的特点特点2、综综合考合考虑虑影响化学反影响化学反应应速率速率和化学和化学平衡平衡的因素，的因素，同同时结时结合合化工生化工生产产的的动动力、材料、力、材料、设备设备、催化、催化剂剂活性活性等因素等因素实实行生行生产产。3、实际实际生生产产条件的条件的选择选择 压压强强：合成氨合成氨时压时压强强越大越好，但越大越好，但压压强强越大，越大，对对材材料的料的强强度和度和设备设备的制造要求也越高，需要的的制造要求也越高，需要的动动力也越大，力也越大，这这将会大大增加生将会大大增加生产产投投资资，并可能降低，并可能降低综综合合经济经济效益。效益。目前，我国的合成目前，我国的合成氨厂一般采用的氨厂一般采用的压压强强为为1030MPa。温度：温度：低温能提高平衡转化率，但会使化学反应速率低温能提高平衡转化率，但会使化学反应速率 ，达到平衡所需时间变长，这在工业生产中是很不经，达到平衡所需时间变长，这在工业生产中是很不经济的。济的。目前，在实际生目前，在实际生产中一般采用的温产中一般采用的温度为度为400500。减小减小催化催化剂剂：即使在高温、高即使在高温、高压压下，合成氨反下，合成氨反应应仍然仍然进进行得十分行得十分缓缓慢。慢。目前工目前工业业普遍使用普遍使用铁铁触媒触媒催化催化剂剂，改，改变变反反应历应历程，程，降低反降低反应应的的_，使反，使反应应物在物在较较低温度低温度时时能能较较快快地地进进行反行反应应。该该催化催化剂剂在在500 左右左右时时的活性最大。的活性最大。这这也是合成氨反也是合成氨反应应一般一般选择选择400-500 进进行的重要原因。行的重要原因。另外，另外，为为了防止混有的了防止混有的杂质杂质使催化使催化剂剂“中毒中毒”，原料气，原料气必必须经过须经过净净化化。活化能活化能浓度：浓度：a.采取采取迅速冷却迅速冷却的方法，使气的方法，使气态态氨氨变变成液氨成液氨后及后及时时从平衡混合物中分离出去，以促使化学平衡向从平衡混合物中分离出去，以促使化学平衡向_的方向移的方向移动动。b.将将氨氨分分离离后后的的原原料料气气循循环环使使用用，并并及及时时补补充充氮氮气气和和氢氢气气，使反，使反应应物保持一定的物保持一定的浓浓度，以利于合成氨反度，以利于合成氨反应应生成生成NH33、化学反、化学反应应的的调调控控 含含义义：通：通过过改改变变反反应应条件使一个可能条件使一个可能发发生的反生的反应应按照某一方向按照某一方向进进行。行。考考虑实际虑实际因素：因素：结结合合设备设备条件、安全操作、条件、安全操作、经济经济成成本等情况，本等情况，综综合考合考虑虑影响化学反影响化学反应应速率和化学平衡的速率和化学平衡的因素，因素，寻寻找合适的生找合适的生产产条件；根据条件；根据环环境保境保护护及社会效及社会效益等方面的益等方面的规规定和要求做出分析，定和要求做出分析，权权衡利弊，才能衡利弊，才能实实施生施生产产。【课堂小结课堂小结】1、在合成氨工、在合成氨工业业中，人中，人们们常采取一些措施来增加常采取一些措施来增加NH3的日的日产产量。在量。在实现实现此目的的此目的的过过程中与平衡移程中与平衡移动动无关的无关的是是 ()A.不断将氨分离出来不断将氨分离出来 B.使用催化使用催化剂剂 C.采用采用500 左右的高温而不是左右的高温而不是700 左右的高温左右的高温 D.采用采用1030 MPa的的压压强强B课课堂堂练习练习2、下列有关合成氨工、下列有关合成氨工业业的的说说法中正确的是法中正确的是()A.铁铁触媒做催化触媒做催化剂剂可加快反可加快反应应速率，且有利于化学平速率，且有利于化学平衡向合成氨的方向移衡向合成氨的方向移动动 B.升高温度可以加快反升高温度可以加快反应应速率，且有利于化学平衡向速率，且有利于化学平衡向合成氨的方向移合成氨的方向移动动 C.增大增大压压强强能能缩缩短达到平衡状短达到平衡状态态所用的所用的时间时间 D.合成氨采用的合成氨采用的压压强强是是1030 MPa，因，因为该压为该压强强下下铁铁触媒的活性最高触媒的活性最高C3、1913年德国化学家哈伯年德国化学家哈伯发发明了以低成本制造大量氨明了以低成本制造大量氨的方法，从而大大的方法，从而大大满满足了当足了当时时日益增日益增长长的人口的人口对对粮食粮食的需求。下列所示是哈伯法的流程的需求。下列所示是哈伯法的流程图图，其中，其中为为提高原提高原料料转转化率而采取的措施是化率而采取的措施是 ()A B C DB4、某温度下，、某温度下，对对于反于反应应N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1。N2的平衡的平衡转转化率化率()与体系与体系总压总压强强(p)的关系如的关系如图图所示。下列所示。下列说说法正确的是法正确的是()CA将将1 mol氮气、氮气、3 mol氢氢气置于气置于1 L密密闭闭容器中容器中发发生反生反应应，放出的，放出的热热量量为为92.4 kJB平衡状平衡状态态由由A变为变为B时时，平衡常数，平衡常数K(A)K(B)C上述反上述反应应达到平衡后，增大达到平衡后，增大压压强强，H2的的转转化率增大化率增大D升高温度，平衡常数升高温度，平衡常数K增大增大