人教版必修二 6.2.1 化学反应速率 课件(共14张PPT)

(共14张PPT)
合成氨工业中的化学反应速率问题
化学家开始进行合成氨的研究
研究难点：如何加快反应速率
成功实现工业生产
1795
1912
N2+3H2
2NH3
合成氨工业的历史地位
Q：影响化学反应速率的因素有哪些？
任务一：合成氨条件选择——影响化学反应速率因素探究
实验室制氨气
Ca(OH)2+2NH4Cl = CaCl2+2NH3+2H2O
N2+3H2
2NH3
工业制氨气
快
慢
反应物本身性质
？
性质稳定
容易反应
影响化学反应速率的内部因素
实验步骤设计 （试剂，用量，操作） 在两支大小相同的试管中均加入2ml（小拇指指甲盖长度）10%H2O2溶液，同时滴入2滴1mol/LFeCl3溶液。将其中一支试管放入盛有冷水的烧杯中，另一支试管放入盛有温水的烧杯中，观察并比较两支试管产生气泡的快慢。
完成后将试管拿出水浴，在表格中完成记录，得出结论。
实验现象
实验结论
任务一：合成氨条件选择——影响化学反应速率因素探究
活动1：探究温度对反应速率的影响——如何操作
冷水中试管内产生气泡速率较慢
温水中试管内产生气泡速率较快
温度越高化学反应速率越快
资料卡
FeCl3在催化分解H2O2的过程中生成了过氧铁配合物中间体，溶液吸收了可见光中的绿、蓝色光，透过黄、橙、红色光，溶液颜色就加深。随着反应进行，溶液中中间体重新生成FeCl3，溶液颜色变浅至与原先相同。
效果明显、不浪费试剂、安全
催化剂少量即可起效
观察指标
2ml 10%H2O2溶液（滴有两滴FeCl3溶液）
温水
实验步骤设计 （试剂，用量，操作） 在两支大小相同的试管中均加入2ml10%H2O2溶液，同时滴入2滴1mol/LFeCl3溶液。将其中一支试管放入盛有冷水的烧杯中，另一支试管放入盛有温水的烧杯中，观察并比较两支试管产生气泡的快慢。 在表格中完成记录，得出结论。
实验现象
实验结论
冷水组
温水组
任务一：合成氨条件选择——影响化学反应速率因素探究
活动1：探究温度对反应速率的影响——如何操作
冷水中试管内产生气泡速率较慢
温水中试管内产生气泡速率较快
比较两组实验设计时的异同
2ml5%H2O2溶液
2ml5%H2O2溶液
2滴1mol/LFeCl3溶液
2滴1mol/LFeCl3溶液
放入盛有冷水的烧杯中
放入盛有温水的烧杯中
温度不同
反应物浓度、催化剂均相同
控制变量法
多变量问题
改变其中某一变量
控制其他变量不变
其他条件相同时
温度越高化学反应速率越快
？
任务一：合成氨条件选择——影响速率因素探究
活动2：探究反应物浓度对反应速率的影响——如何设计
基于控制变量法的设计原则，讨论并设计实验方案，方案通过后，进行实验探究并记录现象，得出结论
实验步骤设计（试剂，用量，操作）
设计纠错/评价
实验现象
方案结论
其他条件相同时，增大反应物浓度，
化学反应速率增大
试剂可选：10%H2O2溶液、FeCl3溶液、蒸馏水
任务一：合成氨条件选择——影响化学反应速率因素探究
实验步骤：在极限体积为18ml的针筒与普通针筒中，排净空气后，分别注入3ml滴
有酚酞的0.1mol/L的氢氧化钠溶液，再分别往针筒中注入常压下30ml的
SO2气体，比较两针筒内溶液褪色快慢。
活动3：探究压强对反应速率的影响——如何理解
合成氨重大突破
以楔而不舍的精神，经过不断的实验和计算，哈伯终于在 1909 年取得了鼓舞人心的成果。
这就是在 600℃的高温、200 个大气压和锇为催化剂的条件下，能得到产率约为 8％的合成氨。
因此获得1918年诺贝尔化学奖。
实验结论：
对于气体参与的反应来说，其他条件相同时，增大压强，反应速率增大
NaOH+SO2=NaHSO3（SO2过量）
减小容器体积
相当于增大气体反应物浓度
Q：若将哈伯的方法工业化，如何更低成本地使反应速率更快？
任务一：合成氨条件选择——影响化学反应速率因素探究
合成氨工业化
1908年～1913年，卡尔·博施改进哈伯首创的高压合成氨催化方法，他利用氧化铁型催化剂，
使合成氨生产工业化，化学上称为“哈伯——博施法”，因此获得1931年诺贝尔化学奖。
对催化剂的研究是当代化学一个极具魅力和应用前景的重要课题
任务一：合成氨条件选择——影响化学反应速率因素探究
活动4：寻找双氧水分解的更优催化剂——如何研究
查阅资料确定可能性
实验
催化剂效果评价
CuCl2可做某些反应催化剂
与FeCl3催化效果定量比较
实验过程：在两支Y型管一侧分别滴加2滴同浓度浓FeCl3溶液与CuCl2溶液，另一侧
分别滴加1滴10%H2O2溶液，Y型管上方连接相对压强传感器，倾斜Y
型管，混合两溶液，观察相对压强传感器传输出的相对压强变化
实验结论： 同浓度的浓CuCl2溶液对双氧水分解的催化效果优于FeCl3溶液
一般方法：
任务二：合成氨工艺评价——化学反应速率定量表征
中国合成氨产量已连续多年稳居全球第一
合成氨的生产速率是衡量合成氨工艺水平的一项重要指标
年产量
任务二：合成氨工艺评价——化学反应速率定量表征
Q：上图怎么表示该反应快慢呢？
单位时间内压强的变化
单位时间内反应物 的减少量或者生成物 的增加量
单位时间内O2的增加
单位时间内H2O2减少
化学反应速率
v=——
△c
△t
斜率
2H2O2=2H2O+O2
→
浓度、质量、物质的量等
浓度
浓度
单位时间内反应物的减少量或者生成物的增加量
时间/s
相对压强/kPa
任务三：合成氨装置—多因素影响下的速率变化与调控
Q：为何A、B、C三段速率不同？
一个化学反应的速率由多个因素共同决定，在反应进行过程中各因素的影响程度也在
不断变化
能力提升
A
B
C
时间/s
相对压强/kPa
任务三：合成氨装置—多因素影响下的速率变化与调控
能力提升
浓度控制
温度控制
压强控制
谢谢