2.4 化学反应的调控 课件 (共20张PPT) 2025-2026学年人教版（2019）高中化学选择性必修1

(课件网) 化学反应的调控 第二章 化学反应速率与化学平衡 1.通过工业合成氨适宜条件的选择与优化认识化学反应速率和化学平衡综合调控在生产生活和科学研究中的重要作用。 2.在合成氨适宜条件的讨论中，形成多角度分析化学反应和化工生产条件的思路，体会化学反应原理的应用价值。 生活中有很多调控化学反应的实例，例如鼓风加快物质的燃烧，高压锅煮饭，将食物保存在冰箱以延长储存时间，降温灭火等等，在工业生产中应当如何对化学反应进行调控呢？ 化学反应的调控 工业合成氨是人类科学的一项重大突破， 下面我们将以合成氨为例，研究化学反应的调控问题。 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) ΔH = -92.4kJ/mol ΔS = -198.2 J·mol-1·K-1 (1)可逆性：反应为可逆反应，需要考虑方向与限度等问题。 (2)焓变：ΔH < 0，熵变：ΔS < 0。 (3)自发性：常温(298 K)下，ΔH – TΔS < 0，能自发进行。 (4)转化率：常温下，平衡常数K = 4.1×106。 可行性分析：反应能自发进行，K值较大，反应较为完全，方案可行。 化学反应的调控 理论分析合成氨反应的条件 从理论出发，科学家在实验室模拟该实验，研究发现：室温下将氮气、氢气混合，即使在实验允许的最大压强下也几乎得不到氨气。 原因：反应速率过慢且产氨率较低 反应速率 化学平衡 外界条件 改变 增大合成氨的反应速率 提高平衡混合物中氨的含量 化学反应的调控 理论分析合成氨反应的条件 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1 对合成氨反应的影响 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 根据合成氨反应的特点，如何选择反应条件，以增大氨的反应速率、提高产率？ 增大 升温 增大 正催化剂 及时移走氨 降温 增大 不影响 增大C反应物 化学反应的调控 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1 温度/℃ 氨的含量/% 0.1MPa 10 MPa 20 MPa 30 MPa 60 MPa 100 MPa 200 15.3 81.5 86.4 89.9 95.4 98.8 300 2.20 52.0 64.2 71.0 84.2 92.6 400 0.40 25.1 38.2 47.0 65.2 79.8 500 0.10 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5 600 0.05 4.50 9.10 13.8 23.1 31.4 温度一定，随着压强越大，反应速率增大，氨的含量升高 压强一定，随着温度升高，反应速率增大，氨的含量逐渐降低 初始时N2和H2的体积比=1：3，不同温度、压强下，平衡混合物中氨的含量的变化情况 化学反应的调控 理论分析合成氨反应的条件 升高温度、增大压强可以使合成氨的反应速率增大； 降低温度、增大压强有利于提高平衡混合物中氨的含量。 对数据进行分析，讨论增大反应速率和提高平衡混合物中的氨的含量 对应的措施是否一致？ 二者在温度这一措施上是不一致的 化学反应的调控 那么，在实际生产中到底选择哪些适宜的条件呢？ 实际生产中需综合考虑以下因素： ①化学反应速率； ②化学反应限度； ③生产实际：设备条件、安全操作、经济成本等； ④环境保护； ⑤社会效益等 工业合成氨的适宜条件 压强 通过分析：压强越大，反应速率越快，平衡混合物中氨的含量也会越高。 但是压强越大，对材料的强度和设备的要求就越高，需要的动力也越大。 这会大大增加生产投资，导致降低综合经济效益。 目前来说，我国的合成氨厂一般采用的压强为10-30MPa。 约20%~40% 工业合成氨的适宜条件 温度 通过分析：低温有利于提高原料的平衡转化率。但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。 同时还需要考虑到催化剂的活性，铁触媒在500℃左右时活性最大。 目前来说，我国合成氨厂一般选择400-500℃的反应温度。 约10%~30% 工业合成氨的适宜条件 催化剂 催化剂可以通过降低反应的活化能改变反应历程，使反应物 ... ...