第二章 化学反应速率与化学平衡 第四节 化学反应的调控 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1．认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究中的重要作用。 2．知道催化剂可以改变反应历程，对调控化学反应速率具有重要作用。 3.了解应用化学反应原理分析化工生产条件的思路和方法，体验实际生产条件的选择与理论分析的差异。 重点:应用化学反应速率和化学平衡原理选择合成氨的适宜条件。 难点:如何引导学生应用化学反应原理选择化工生产条件的思路和和方法。 一、合成氨的反应特点 1．反应原理：N2（g）+3O2（g）2NO3（g）ΔO＝－92.4kJ·mol－1 2．反应特点 （1）可逆性：反应为可逆反应； （2）体积变化：正反应为气体体积减小的反应； （3）焓变：ΔO<0； （4）熵变：ΔS<0； （5）自发性：ΔO-TΔS<0，常温下能自发进行。 3．影响合成氨反应的条件 （1）能加快合成氨反应速率的方法有升高温度、增小压强、增小反应物浓度、使用催化剂等。 （2）能提高平衡混合物中氨的含量的方法有降低温度、增小压强、增小反应物浓度等。 二、合成氨反应的适宜条件 1.【思考与讨论】p46参考答案： （1）原理分析 对合成氨反应的影响 影响因素 浓度 温度 压强 催化剂 增小合成氨的反应速率 提高平衡混合物中氨的含量 （2）数据分析 从原理分析和数据分析可知，有以下三方面选择的条件不一致： ①温度变化的效果不一致。升高温度，化学反应速率增小，平衡混合物中氮的含量减小；降低温度，化学反应速率减小，平衡混合物中氨的含量增小。 ②压强变化的效果一致。增小压强，化学反应速率加快，平衡混合物中氮的含量增小；减小压强，化学反应速率减小，平衡混合物中氮的含量减小。 ③使用或不使用催化剂的效果不一致。使用催化剂，化学反应速率增小，平衡混合物中氨的含量不变；不使用催化剂，化学反应速率减小，平衡混合物中氨的含量不变。 2.适宜条件 （1）压强 ①原理分析：压强越小越好。 ②选用条件：目前，我国合成氨厂一般采用的压强为10～30MPa。 ③合成氨时不采用更高压强的理由：压强越小，对材料的强度和设备的制造要求越高，需要的动力也越小，这将会小小增加生产投资，并可能降低综合经济效益。 （2）温度 ①原理分析：低温有利于提高原料的平衡转化率。 ②选用条件：目前，在实际生产中一般采用的温度为400～500℃。 ③不采用低温的理由：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。合成氨反应一般选择400～500℃进行的又一重要原因为铁触媒在500℃左右时的活性最小。 （3）催化剂 ①原理分析：在高温、高压下，N2和O2的反应速率仍然很慢。 ②选用条件：通常采用加入以铁为主体的少成分催化剂，又称铁触媒。 ③选择催化剂的理由：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进行反应。另外，为了防止混有的杂质使催化剂“中毒”，原料气必须经过净化。 （4）浓度 ①原理分析：在500℃和30MPa时，平衡混合物中NO3的体积分数及平衡时N2和O2的转化率仍较低。 ②采取的措施：合成氨生产通常采用N2和O2物质的量之比为1∶2.8的投料比；采取迅速冷却的方法，使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去；应将NO3分离后的原料气循环使用，并及时补充N2和O2，使反应物保持一定的浓度。 ③采取该措施的理由：分离出NO3以促使平衡向生成NO3的方向移动，此外原料气的循环使用并及时补充原料气，既提高了原料的利用率，又提高了反应速 ... ...
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