【课件】化学反应的调控课件2022-2023学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1.pptx

第四节 化学反应的调控1、合成氨反应的特点合成氨反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)。已知298 K时：H92.4 kJmol1，S198.2 Jmol1K1。(1)可逆性：反应为 反应。(2)熵变：S 0，正反应是气体体积 的反应。(3)焓变：H 0，是 反应。(4)自发性：常温(298 K)下，HTS 0，能自发进行。可逆缩小放热一、合成氨条件的理论选择条件提高反应速率提高平衡转化率压强_温度_催化剂_浓度 反应物浓度 反应物浓度，生成物浓度2、原理分析根据合成氨反应的特点，利用我们学过的影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析应如何选择反应条件，以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量，请填写下表。增大压强增大压强升高温度降低温度使用无影响增大增大降低3 3、数据分析数据分析温度温度/氨的含量氨的含量/%0.1MPa10 MPa20 MPa30 MPa60 MPa100 MPa20015.381.586.489.995.498.83002.2052.064.271.084.292.64000.4025.138.247.065.279.85000.1010.619.126.442.257.56000.054.509.1013.823.131.4 根 据 上表 在 不同温度和压强下(初始时 N2和H2的体积比为 13)，平衡混合物中氨的含量实验数据分析，提高反应速率的条件 是 温 度、压强；提高平衡混合物中氨的含量的条件是 温度、压强。二者在 这一措施上是不一致的。实验数据的分析与理论分析的结论是一致的。升高增大降低增大温度1.问题讨论(1)压强原理分析：。选用条件：目前，我国合成氨厂一般采用的压强为 MPa。合成氨时不采用更高压强的理由：_。压强越大越好1030压强越大，对材料的强度和设备的制造要求就越高，需要的动力也越大，这将会大大增加生产投资，并可能降低综合经济效益二、工业合成氨的适宜条件(2)温度原理分析：有利于提高原料的平衡转化率。选用条件：目前，在实际生产中一般采用的温度为 。不采用低温的理由：_ 。合成氨反应一般选择400500 进行的又一重要原因为_ 。低温400500温度降低会使化学反应速率减小，达到平衡所需时间变长，这在工业生产中是很不经济的铁触媒在500 左右时的活性最大(3)催化剂原理分析：即使在高温、高压下，N2和H2的化合反应仍然进行得十分 。选用条件：通常采用加入以 的多成分催化剂，又称 。选择催化剂的理由：_ 。另外，为了防止混有的杂质使催化剂“中毒”，原料气必须经过 。缓慢铁为主体铁触媒改变反应历程，降低反应的活化能，使反应物在较低温度时能较快地发生反应净化(4)浓度原理分析：在500 和30 MPa时，合成氨平衡混合物中NH3的体积分数也只有26.4%，即平衡时N2和H2的转化率仍 。采取的措施：采取 的方法，使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去；应将NH3分离后的原料气 ，并及时_ ，使反应物保持一定的浓度。采取该措施的理由：分离出NH3以促使平衡向 移动，此外原料气的循环使用并及时补充原料气，既提高了原料的 ，又提高了反应 ，有利于合成氨反应。不够高迅速冷却循环使用补充N2和H2生成NH3的方向利用率速率外部条件工业合成氨的适宜条件压强 MPa温度 催化剂使用 作催化剂浓度液化氨并及时分离，补充原料气并循环利用n(N2)n(H2)12.82.工业合成氨的适宜条件1030400500铁触媒3.合成氨的工艺流程4.选择工业合成适宜条件的原则(1)考虑参加反应的物质 、和 等本身因素。(2)考虑影响化学反应速率和平衡的温度、压强、浓度、催化剂等反应条件。(3)选择适宜的生产条件还要考虑设备条件、安全操作、经济成本等情况。(4)选择适宜的生产条件还要考虑环境保护及社会效益等方面的规定和要求。组成结构性质(1)在合成氨的实际生产中，温度越低，压强越大越好()(2)在合成氨中，加入催化剂能提高原料的转化率()(3)催化剂在合成氨中质量没有改变，因此催化剂没有参与反应()(4)增大反应物的浓度，减少生成物的浓度，可以提高氨气的产率()(5)合成氨中在提高速率和原料的转化率上对温度的要求是一致的()正误判断(6)在合成氨中，为增加H2的转化率，充入的N2越多越好()(7)工业合成氨的反应是H0、S0的反应，在任何温度下都可自发进行()(8)使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去，可提高原料的利用率()(9)在工业生产条件优化时，只考虑经济性就行，不用考虑环保()(10)合成氨反应选择在400500 进行的重要原因是催化剂在500 左右时的活性最大()正误判断1.下列有关合成氨工业的叙述，可用勒夏特列原理来解释的是A.使用铁触煤，使N2和H2混合气体有利于合成氨B.高压比常压条件更有利于合成氨的反应C.700 K左右比室温更有利于合成氨的反应D.合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率深度思考2.某工业生产中发生反应：2A(g)B(g)M(g)H0。下列有关该工业生产的说法正确的是A.工业上合成M时，一定采用高压条件，因为高压有利于M的生成B.若物质B廉价易得，工业上一般采用加入过量的B以提高A和B的转化率C.工业上一般采用较高温度合成M，因温度越高，反应物的转化率越高D.工业生产中常采用催化剂，因为生产中使用催化剂可提高M的日产量解析加入过量B只能提高A的转化率，B的转化率降低；温度升高，平衡逆向移动，反应物的转化率降低；使用催化剂可降低反应的活化能，提高反应速率。3.在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化成SO3：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H196.6 kJmol1。(已知：催化剂是V2O5，在400 500 时催化剂效果最好)下表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时SO2的转化率。温度/平衡时SO2的转化率/%0.1 MPa0.5 MPa1 MPa5 MPa10 MPa45097.598.999.299.699.755085.692.994.997.798.3(1)从理论上分析，为了使二氧化硫尽可能多地转化为三氧化硫，应选择的条件是_。(2)在实际生产中，选定的温度为400500，原因是_。450、10 MPa在此温度下，催化剂活性最高。温度较低，会使反应速率减小，达到平衡所需时间变长；温度较高，SO2转化率会降低温度/平衡时SO2的转化率/%0.1 MPa0.5 MPa1 MPa5 MPa10 MPa45097.598.999.299.699.755085.692.994.997.798.3(3)在实际生产中，采用的压强为常压，原因是_。(4)在实际生产中，通入过量的空气，原因是_。在常压下SO2的转化率就已经很高了(97.5%)，若采用高压，平衡能向右移动，但效果并不明显，且采用高压时会增大对设备的要求而增大生产成本温度/平衡时SO2的转化率/%0.1 MPa0.5 MPa1 MPa5 MPa10 MPa45097.598.999.299.699.755085.692.994.997.798.3增大反应物O2的浓度，有利于提高SO2的转化率(5)尾气中SO2必须回收，原因是_。防止污染环境；循环利用，提高原料的温度/平衡时SO2的转化率/%0.1 MPa0.5 MPa1 MPa5 MPa10 MPa45097.598.999.299.699.755085.692.994.997.798.3利用率(合理即可)选择化工生产适宜条件的分析角度方法指导分析角度原则要求从化学反应速率分析既不能过快，又不能太慢从化学平衡移动分析既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意二者影响的矛盾性从原料的利用率分析增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本从实际生产能力分析如设备承受高温、高压能力等从催化剂的使用活性分析注意催化剂的活性对温度的限制