2.4 化学反应的调控（学案）——2020-2021学年高中化学人教版（2019）选择性必修1
文档属性
| 名称 | 2.4 化学反应的调控（学案）——2020-2021学年高中化学人教版（2019）选择性必修1 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2021-08-19 11:48:38 | ||
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文档简介
人教版（2019）
选择性必修1
第二章
化学反应速率与化学平衡
化学反应的调控
学习目标
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.了解压强、温度、催化剂的选择在合成氨中重要意义。
自主预习
工业合成氨的反应及其特点
ΔH＝－92.4
kJ/mol
（1）
反应。
（2）正反应为气体体积
的反应，即为熵
反应，ΔS
0。
（3）正反应为
反应，ΔH
0。
工业合成氨生产条件的选择
(1)原理分析：根据合成氨反应的特点，为了增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量，应选择的反应条件如表所示：
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
(2)数据分析：表中的实验数据是在不同温度、压强下，平衡混合物中氨的含量的变化情况(初始时氮气和氢气的体积比是1∶3)。分析表中数据，结合合成氨反应的特点，讨论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。
温度/℃
氨的含量/%
0.1
MPa
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
(3)结论：①升高温度，氨的含量
；这与反应速率是
的。
②增大压强，氨的含量
；这与反应速率是
的。
实际生产条件的选择
(1)压强
①适宜条件：_______________。
②选择依据：压强越大，要求动力_____，对材料的强度和设备的制造要求就
越高。
(2)温度
①适宜条件：____________左右。
②选择依据：该温度下催化剂的活性_____，反应速率比较快，氨的含量也相
对较高。
(3)催化剂
适宜条件：以___为主体的多成分催化剂(又称铁触媒)。
(4)浓度
①适宜条件：N2和H2按物质的量之比1∶2.8时混合，适时分离出_____。
②选择依据：适当提高__的浓度，来提高H2的转化率。
化学反应的调控
(1)影响化学反应进行的因素
首先是参加反应的物质的
等本身因素，其次是
等反应条件。
(2)化学反应的调控
①含义：通过改变反应条件使一个可能发生的反应按照某一方向进行。
②考虑实际因素：结合设备条件、安全操作、经济成本等情况，综合考虑影响化学反应速率和化学平衡的因素，寻找合适的生产条件；根据环境保护及社会效益等方面的规定和要求做出分析，权衡利弊，才能实施生产。
课堂练习
1．下列关于工业合成氨的叙述正确的是( )
A．合成氨工业温度选择为700
K左右，只要是为了提高NH3产率
B．使用催化剂和施加高压，都能提高反应速率，但对化学平衡状态无影响
C．合成氨生产过程中将NH3液化分离，可提高N2、H2的转化率
D．合成氨工业中为了提高氢气的利用率，可适当增加氢气浓度
2.下图所示为工业合成氨的流程图。有关说法错误的是( )
A.步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒
B.步骤②中“加压”既能加快反应速率，又能提高原料的平衡转化率
C.步骤③有利于增大反应速率也有利于提高原料平衡的转化率
D.产品液氨除可生产化肥外，还可用作制冷剂
3.下列有关合成氨工业的说法中，正确的是( )
A．从合成塔出来的混合气体中，其中NH3只占15%，所以合成氨厂的产率都很低
B．由于氨易液化，N2、H2在实际生产中可循环使用，所以总体来说合成氨的产率较高
C．合成氨工业的反应温度控制在500
℃左右，目的是使化学平衡向正反应方向移动
D．合成氨厂采用的压强越大，产率越高，无需考虑设备、条件
4．对于合成氨反应，达到平衡后，以下分析正确的是( )
A．升高温度，对正反应的反应速率影响更大
B．增大压强，对正反应的反应速率影响更大
C．减小反应物浓度，对逆反应的反应速率影响更大
D．加入催化剂，对逆反应的反应速率影响更大
1.【答案】C
【解析】合成氨反应为放热反应，温度较高不利于提高NH3产率，故A错误；催化剂和高压能加快反应速率，增大压强平衡正移，催化剂对平衡无影响，故B错误；减少生成物的浓度平衡正向移动，所以将NH3液化分离，可提高N2、H2的转化率，故C正确；增加一种反应物的浓度可以提高另一种反应物的转化率，而本身转化率降低，所以合成氨工业中为了提高氢气的利用率，可适当增加氮气的浓度，故D错误。
2.【答案】C
【解析】合成氨使用含铁催化剂，为防止催化剂中毒，须将原料“净化”处理，A正确；步骤②中“加压”，可增大氮气、氢气浓度，加快合成氨反应速率又能使平衡右移，提高原料转化率，B正确；合成氨反应放热，步骤③使用较高温度有利于增大反应速率，但不利于提高原料的平衡转化率，同时使用催化剂也不能使平衡移动，C错误；产品液氨可用酸吸收生成铵态氮肥；液氨汽化时会吸收大量热，可用作制冷剂，D正确。
3.【答案】B
【解析】合成氨的反应在适宜的生产条件下达到平衡时，原料的转化率并不高，但生成的NH3分离出后，再将未反应的N2、H2循环利用，这样处理后，可使氨的产率较高，A错误，B正确；合成氨工业选择500
℃左右的温度，主要从反应速率和催化剂活性两方面考虑，合成氨的反应是放热反应，低温才有利于平衡向正反应方向移动，C错误；不论从反应速率还是化学平衡考虑，高压更有利于合成氨，但压强太大，对设备、动力的要求更高，因此选择10
MPa～30
MPa，D错误。
4.【答案】B
【解析】合成氨反应为放热反应，升高温度，正、逆反应速率均增大，但是升高温度对吸热反应的速率影响更大，所以对该反应来说，对逆反应速率影响更大，A项错误；合成氨反应是气体分子数减小的反应，增大压强，正、逆反应速率均增大，但对正反应速率影响更大，B项正确；减小反应物浓度，使正反应速率瞬时减小，由于生成物的浓度瞬时不变，所以逆反应速率瞬时不变，故对正反应速率影响更大，C项错误；加入催化剂，使正、逆反应速率改变的倍数相同，故正、逆反应速率相同，D项错误。
选择性必修1
第二章
化学反应速率与化学平衡
化学反应的调控
学习目标
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.了解压强、温度、催化剂的选择在合成氨中重要意义。
自主预习
工业合成氨的反应及其特点
ΔH＝－92.4
kJ/mol
（1）
反应。
（2）正反应为气体体积
的反应，即为熵
反应，ΔS
0。
（3）正反应为
反应，ΔH
0。
工业合成氨生产条件的选择
(1)原理分析：根据合成氨反应的特点，为了增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量，应选择的反应条件如表所示：
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
(2)数据分析：表中的实验数据是在不同温度、压强下，平衡混合物中氨的含量的变化情况(初始时氮气和氢气的体积比是1∶3)。分析表中数据，结合合成氨反应的特点，讨论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。
温度/℃
氨的含量/%
0.1
MPa
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
(3)结论：①升高温度，氨的含量
；这与反应速率是
的。
②增大压强，氨的含量
；这与反应速率是
的。
实际生产条件的选择
(1)压强
①适宜条件：_______________。
②选择依据：压强越大，要求动力_____，对材料的强度和设备的制造要求就
越高。
(2)温度
①适宜条件：____________左右。
②选择依据：该温度下催化剂的活性_____，反应速率比较快，氨的含量也相
对较高。
(3)催化剂
适宜条件：以___为主体的多成分催化剂(又称铁触媒)。
(4)浓度
①适宜条件：N2和H2按物质的量之比1∶2.8时混合，适时分离出_____。
②选择依据：适当提高__的浓度，来提高H2的转化率。
化学反应的调控
(1)影响化学反应进行的因素
首先是参加反应的物质的
等本身因素，其次是
等反应条件。
(2)化学反应的调控
①含义：通过改变反应条件使一个可能发生的反应按照某一方向进行。
②考虑实际因素：结合设备条件、安全操作、经济成本等情况，综合考虑影响化学反应速率和化学平衡的因素，寻找合适的生产条件；根据环境保护及社会效益等方面的规定和要求做出分析，权衡利弊，才能实施生产。
课堂练习
1．下列关于工业合成氨的叙述正确的是( )
A．合成氨工业温度选择为700
K左右，只要是为了提高NH3产率
B．使用催化剂和施加高压，都能提高反应速率，但对化学平衡状态无影响
C．合成氨生产过程中将NH3液化分离，可提高N2、H2的转化率
D．合成氨工业中为了提高氢气的利用率，可适当增加氢气浓度
2.下图所示为工业合成氨的流程图。有关说法错误的是( )
A.步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒
B.步骤②中“加压”既能加快反应速率，又能提高原料的平衡转化率
C.步骤③有利于增大反应速率也有利于提高原料平衡的转化率
D.产品液氨除可生产化肥外，还可用作制冷剂
3.下列有关合成氨工业的说法中，正确的是( )
A．从合成塔出来的混合气体中，其中NH3只占15%，所以合成氨厂的产率都很低
B．由于氨易液化，N2、H2在实际生产中可循环使用，所以总体来说合成氨的产率较高
C．合成氨工业的反应温度控制在500
℃左右，目的是使化学平衡向正反应方向移动
D．合成氨厂采用的压强越大，产率越高，无需考虑设备、条件
4．对于合成氨反应，达到平衡后，以下分析正确的是( )
A．升高温度，对正反应的反应速率影响更大
B．增大压强，对正反应的反应速率影响更大
C．减小反应物浓度，对逆反应的反应速率影响更大
D．加入催化剂，对逆反应的反应速率影响更大
1.【答案】C
【解析】合成氨反应为放热反应，温度较高不利于提高NH3产率，故A错误；催化剂和高压能加快反应速率，增大压强平衡正移，催化剂对平衡无影响，故B错误；减少生成物的浓度平衡正向移动，所以将NH3液化分离，可提高N2、H2的转化率，故C正确；增加一种反应物的浓度可以提高另一种反应物的转化率，而本身转化率降低，所以合成氨工业中为了提高氢气的利用率，可适当增加氮气的浓度，故D错误。
2.【答案】C
【解析】合成氨使用含铁催化剂，为防止催化剂中毒，须将原料“净化”处理，A正确；步骤②中“加压”，可增大氮气、氢气浓度，加快合成氨反应速率又能使平衡右移，提高原料转化率，B正确；合成氨反应放热，步骤③使用较高温度有利于增大反应速率，但不利于提高原料的平衡转化率，同时使用催化剂也不能使平衡移动，C错误；产品液氨可用酸吸收生成铵态氮肥；液氨汽化时会吸收大量热，可用作制冷剂，D正确。
3.【答案】B
【解析】合成氨的反应在适宜的生产条件下达到平衡时，原料的转化率并不高，但生成的NH3分离出后，再将未反应的N2、H2循环利用，这样处理后，可使氨的产率较高，A错误，B正确；合成氨工业选择500
℃左右的温度，主要从反应速率和催化剂活性两方面考虑，合成氨的反应是放热反应，低温才有利于平衡向正反应方向移动，C错误；不论从反应速率还是化学平衡考虑，高压更有利于合成氨，但压强太大，对设备、动力的要求更高，因此选择10
MPa～30
MPa，D错误。
4.【答案】B
【解析】合成氨反应为放热反应，升高温度，正、逆反应速率均增大，但是升高温度对吸热反应的速率影响更大，所以对该反应来说，对逆反应速率影响更大，A项错误；合成氨反应是气体分子数减小的反应，增大压强，正、逆反应速率均增大，但对正反应速率影响更大，B项正确；减小反应物浓度，使正反应速率瞬时减小，由于生成物的浓度瞬时不变，所以逆反应速率瞬时不变，故对正反应速率影响更大，C项错误；加入催化剂，使正、逆反应速率改变的倍数相同，故正、逆反应速率相同，D项错误。