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课件网) 探秘“碳中和”之旅 思考讨论 反应 △H/（KJ/mol） △S/（J/mol/K） ① CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) -48.97 -177.16 +192.5 -132.7 任务一：设计并选择“碳中和”反应 问题1:利用自由能判据:△G = △H - T△S 判断反应能否自发进行？ 思考讨论 任务二：选择“碳中和”反应的适宜条件 问题2：根据“碳中和”反应特点，选择怎样的反应条件，以增大“碳中和”反应的速率，提高平衡混合物中甲醇的含量？ 条件 提高反应速率 提高平衡转化率 综合结果 压强 催化剂 温度 浓度 CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H<0 增大压强 增大压强 增大压强 升高温度 降低温度 兼顾速率和平衡，且考虑催化剂的活性 使用 无影响 使用 增大反应物浓度 增大反应物浓度 降低生成物浓度 增大反应物的浓度，且及时将产物分离出去 思考讨论 任务三：优化“碳中和”反应的适宜条件 主反应：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)ΔH<0 副反应：CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH>0 问题3：随着压强的增大，二氧化碳转化率和甲醇产率是如何变化的？分析变化趋势的原因？ 问题4：实际工业生产中选择了5MPa，可能的理由是什么？ 注：含铜作催化剂，使用原料气氢碳比3:1，温度为523K 思考讨论 注：含铜作催化剂，使用原料气氢碳比3:1，压强为5MPa 问题5：适宜的温度选取多少？ 资料卡片：不同温度下甲醇的产率 任务三：优化“碳中和”反应的适宜条件 主反应：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)ΔH<0 副反应：CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH>0 催化剂 活性 问题6：分析曲线变化趋势的原因？ 思考讨论 任务三：优化“碳中和”反应的适宜条件 资料卡片：测定不同温度下催化剂活性和甲醇的选择性 问题7：对比数据，选择合适的催化剂，简述理由。 主反应：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)ΔH<0 副反应：CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH>0 归纳总结 任务三：优化“碳中和”反应的适宜条件 主反应：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)ΔH<0 副反应：CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH>0 外部条件 “碳中和”反应的适宜条件 压强 温度 催化剂 5Mpa左右 530K左右 CuO、ZnO为基料；ZrO2、MnO为辅料 选择适宜生产条件的流程 主要利用反应热和熵变分析反应的方向性等 01 分析反应特点 03 选择适宜条件 使用数据进一步分析反应条件，确定适宜条件的范围及催化剂的筛选 02 原理分析 利用影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析增大反应速率、提高原料转化率的反应条件 04 优化条件 思维建模 根据工业的实际情况、经济效益、生产设备及环保要求等最终确定适宜的条件 对合成氨反应的影响 影响因素 浓度 温度 压强 催化剂 增大合成氨的反应速率 提高平衡混合物中氨的含量 原理分析 ΔH＝－92.4 kJ/mol 增大 升高 增大 加入催化剂 降低 无影响 增大 增大 根据合成氨反应的特点，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？ N2＋3H2 2NH3 高温、高压 催化剂 学以致用 参照“碳中和”的思路并结合所学内容来思考工业合成氨生产条件的选择？ 思考1.利用化学平衡理论如何提高氨的含量？ 学以致用 思考2.利用化学反应速率理论如何提高单位时间里氨的产量？ 思考3.从环境和设备角度综合选择反应条件？ （1）浓度： （2）温度： （3）压强： （4）催化剂： 使用过量的N2或及时分离平衡混合气中的氨。 400-500℃左右 （温度低，有利于增大平衡混合气中的含量，但反应速率太慢。 500℃，催化剂活性最大） 10~30MPa(压强过高，对设备材质和生产条件提出了更高的要求) 铁触媒(能加快化学反应速率，对平衡无影响) 学以致用 在硫酸工业中:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH ＝－196.6 kJ/mol 下表列出了在不同温度和压强下 ... ...
