2022-2023学年鲁科版高中化学选择性必修一 探讨如何利用工业废气中的二氧化碳合成甲醇课件（共16张PPT）

(课件网) 探讨如何利用工业废气中的二氧化碳合成甲醇 复习课第1课时 2060年前实现碳中和 2030年前实现碳达峰 任务一：选择合适的化学反应 课前作业: 设计可能的反应并介绍你的 设计思路。 思考： 你认为哪个反应更适于甲醇的工业生产？请说明理由。 任务一：选择合适的化学反应 设计适于工业生产的化学反应的基本思路： 首先考虑反应在指定条件下能否正向自发进行；其次考虑原料的来源、成本等。 资料卡片1 CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) 以二氧化碳和氢气为原料合成甲醇时，通常还伴随以下反应： CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) 298 K 时，ΔH=+41.17 kJ.mol-1 ΔS=+42.08 J.mol -1·K-1 任务二：选择反应条件 条件选择 考虑角度 交流讨论：结合所学知识和反应特点为主反应选择适宜的反应条件，并说明理由。 方向 速率 限度 实际生产 选择反应条件的思维模型 温度 压强 浓度 催化剂 焓变 系数 状态 热力学 动力学 副反应 任务三：优化反应条件 浓度 资料卡片2 思考、讨论： 1.什么是产率？资料中的产率是平衡产率吗？影响产率的因素有 哪些？ 2.总压恒定，增大H2与CO2的投料比，二者的浓度如何变化？ CO2的转化率和CH3OH的产率如何变化？ 任务三：优化反应条件 浓度 化学平衡 定性：勒夏 特列原理 定量： Q、K关系 (适用范围广） 资料卡片3 交流讨论： 1.增大压强对副反应的 化学平衡是否造成影响？ 2.工业生产中应该选择 怎样的压强？为什么？ 任务三：优化反应条件 压强 CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) 室温下，K=6.8×10-3 mol-2 . L2 任务三：优化反应条件 催化剂 资料卡片4 交流讨论：工业生产中应该选择第几组催化剂？依据是什么？ 任务三：优化反应条件 温度 资料卡片5 交流讨论： 1. 工业生产应该选择怎样的 温度？为什么？ 2. 随着温度升高，为什么甲醇 的产率先增大后减小？ 可能性1：主反应--速率--平衡 可能性2：主反应--副反应 可能性3：影响因素--温度--催化剂 温度因素影响下实际工业生产问题分析思路： 化学反应速率 关注反应焓变 平衡前 平衡态 平衡后 化学平衡移动 温度对速率的影响 温度 （升高） 副反应 温度对催化剂活性的影响 概括提升 拓展提升 成本 工艺 安全性 绿色化学 . . . 温度/K n(H2)/n(CO2) 压强/MPa 催化剂 3:1 4-5 CuO/ZnO/ZrO2/MnO 520 科技前沿与地方化工 鸟瞰图 2022年9月27日上午8时，安阳顺利环保科技有限公司CO2加氢制绿色低碳甲醇联产LNG装置建成并实现全面投产。 生产装置 以工业废气中捕集的CO2为主要碳源和H2反应合成甲醇，预计可生产甲醇11万吨/年和联产LNG 7 万吨/年，并减少CO2 排放0.44亿 Nm3/年。 归纳总结 设计化学反应解决实际问题的一般思路： 寻找反应 元素、价态 判断方向 焓判据、熵判据 确定反应 原子经济、原料来源、反应能效等 优化条件 文献、实验寻找证据-实验偏差分析-获得结论 选择条件 速率、化学平衡（定性、定量）、副反应 兼顾成本、工艺、 安全性等 课后任务 CH3OH HCHO ... ...