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课件网) 第四节 化学反应的调控 [目标]1.知道化学反应速率和化学平衡的综合调控。 2.知道催化剂对调控化学反应速率具有重要意义。 [重点]合成氨的综合调控 [难点]化学反应速率和化学平衡的综合调控应用。 一、目标导学 二、自主学习 [时间]15min [内容]阅读课本p.46-49，勾画重点知识 阅读讲义p.255-264 一、工业合成氨的原理分析 298 K时：ΔH=-92.4 kJ·mol-1，ΔS=-198.2 J·mol-1·K-1 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) (4)自发性：常温(298 K)下，ΔH-TΔS >0，不能自发进行 (1)可逆性：反应为可逆反应 (2)体积变化：正反应是气体体积缩小的反应 (3)焓变：ΔH<0 2.反应特点 1.反应原理 三、合作学习 3.反应条件选择 [目的]增大合成氨的反应速率、提高NH3产率 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NH3产率 增大反应物浓度 增大反应物浓度 升高温度 降低温度 增大压强 增大压强 使用催化剂 无影响 减小生成物浓度 二、工业合成氨的数据分析 温度/℃ 氨的含量/% 0.1MPa 10MPa 20MPa 30MPa 60MPa 100MPa 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 9.1 13.8 23.1 31.4 温度升高，氨的含量降低，产率减小，但反应速率快。 压强增大，氨的含量提高，产率增加，反应速率也快。 三、工业合成氨的条件控制 工业合成氨的适宜条件 压强 温度 催化剂 浓度 10～30 MPa 400～500 ℃ 铁触媒 N2和H2的的投料比为1∶2.8，及时分离氨 四、工业合成氨的条件控制 1.压强 但是对材料的强度和设备的 制造要求也越高， 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。 压强越大，速率、转化率都大 一般采用的压强为10～30MPa 2.温度 低温能提高平衡转化率，但速率慢，经济效益差 高温能提高速率，且催化剂在500 ℃时活性最大，但转化率小 一般采用的温度为400 ~ 500 ℃ 3.催化剂 催化剂，降低反应的活化能，加快反应速率，但不改变平衡。 弗里茨·哈伯：锇或用———碳化铀作催化剂 锇—效果好，但储量极少且锇蒸汽有剧毒。 ———价格昂贵 ，性质过于敏感 卡尔 ·博施：寻找廉价、安全、稳定的催化剂。6500次试验，2500种 不同配方，最终选用活化温度700K左右的含铅镁促进剂 的铁触媒。 一般采用铁触媒作为催化剂。 4.浓度 NH3的平衡体积分数随投料比变化曲线 ①N2和H2的物质的量比为1:2.8时，更能促进氨的合成。 ②不断地补充反应物或者及时的分离生成物有利于工业生产。 a.冷却氨气成液态后及时分离 b.原料气循环使用，及时补充氮气和氢气，使反应物保持1:2.8。 工业合成氨的适宜条件 压强 温度 催化剂 浓度 10～30 MPa 400～500 ℃ 铁触媒 N2和H2的的投料比为1∶2.8，及时分离氨 速率 产率 成本 设备 安全 四、复述检测 [达标检测1]判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。 (1)用冰箱保存食物延长储存时间属于调节温度对化学反应进行调控。( ) (2)对于可逆反应,改变条件可使正向自发,也可使逆向自发。( ) (3)合成氨反应的正反应放热,降低温度有利于反应正向进行,所以工业生产中温度越低越好。( ) (4)合成氨反应中使用催化剂可增大反应速率,提高单位时间内氨的产量。( ) (5)为防止催化剂“中毒”,合成氨原料气必须经过净化。( ) [达标检测2]在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化成SO3： 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=-196.6kJ/mol。 温度/℃ 平衡时SO2的转化率/% 0.1MPa 0.5MPa 1MPa 5MPa 10MPa 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 （1）理论上，为了使SO2尽可能多转化为SO3 ... ...
