2023-2024学年人教版高中化学选择性必修一 2.4化学反应的调控（共24张PPT）

(共24张PPT)
化学反应的调控
一、合成氨反应条件的原理分析
1.反应原理:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　 ΔH=-92.2 kJ·mol-1。
2.反应特点:
合成氨 反应
—可逆性:反应为　　　　反应 —体积变化:正反应是气体体积　　　　的反应 —焓变:ΔH　　0
可逆
减小
<
一、合成氨反应的特点
思考与讨论：
（1）原理分析
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？
请同学们独立完成课本表格！
二、合成氨反应特点的分析
结论：提高合成氨反应速率和平衡转化率的条件比较
条件 提高反应速率 提高平衡转化率 综合结果
压强
温度
催化剂
浓度
高压
高压
高压
高温
低温
兼顾速率和平衡，且考虑催化剂活性
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
增大反应物浓度，且不断减少生成物浓度
核心素养：变化观念与平衡思想
思考与讨论：
（2）数据分析
表2-2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。
实践是检验真理的唯一标准
三、工业合成氨的适宜条件
（一）压强：
10MPa-30MPa

【思考1】合成氨时压强越大越好,为何不采用比30 MPa更大的压强
提示:压强越大,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,这会加大生产投资,可能降低综合经济效益。
（二）温度：
400℃-500℃
【思考2】合成氨采用低温时可提高转化率,但为何未采用更低的温度
提示:温度太低,反应速率太小,达到平衡所需的时间变长,不经济。另外,合成氨所需的催化剂铁触媒的活性在500 ℃左右活性最大。
（三）催化剂：
目前，合成氨工业中普遍使用的是以铁为主体的多成分催化剂，又称铁触媒。铁触媒在500℃左右时的活性最大，这也是合成氨一般选择400—500℃进行的重要原因。
（四）浓度：
采取迅速冷却的方法，使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去，以促使化学平衡向生成NH3的方向移动。此外，如果让N2和H2的混合气体只一次通过合成塔发生反应也是很不经济的，应将NH3分离后的原料气循环使用，并及时补充N2和H2,使反应物保持一定的浓度，以利于合成氨反应。
总结：工业合成氨的适宜条件
外部条件 工业合成氨的适宜条件
压强
温度
催化剂
浓度
根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强(10～30 MPa)
适宜温度，400～500 ℃
使用铁触媒做催化剂
及时补充N2和H2，并将氨及时从混合气中分离出去
微点拨：
工业生产中，必须从反应限度和反应速率两个角度选择合成氨的适宜条件，既要考虑尽量增大反应物的转化率，充分利用原料，又要选择较快的反应速率，提高单位时间内的产量，同时还要考虑设备的要求、技术条件、经济效益、环境保护等。
核心素养：科学态度与社会责任
合作学习
探究学习
(1)温度越高越利于合成氨反应平衡正向移动。 (　　)
(2)合成氨反应中,压强越大越利于增大反应速率和平衡正向移动。 (　　)
(3)使用催化剂能提高合成氨反应物的平衡转化率。 (　　)
答案:　(1)×　(2)√　(3)×
小试牛刀
四、工业生产中选择适宜生产条件的原则
（一）影响化学反应进行的因素：参加反应的物质组成、结构和性质等本身因素，还有温度、压强、浓度、催化剂等反应条件。
（二）化学反应的调控需要考虑的因素：在实际生产中常常需要结合设备条件、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，寻找适宜的生产条件。此外，还要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。
小结：
核心素养：宏观辨识与微观探析
针对训练
解析：
文质彬彬，然后君子
领袖气质、君子风度科学精神、工匠才干
构建思维导图
科学 技术 社会
.
.
合成氨—实验室研究与工业化生产
教师寄语：
同学们，科学发展的过程是艰辛的，是无数科学家艰苦奋斗的结果。作为新时代青年的我们，更应以他们为榜样，牢记习近平总书记对青年提出的殷切希望，努力学习科学知识，发展自身技能，成长为新时代需要的全能型人才！