自學(xué)06 化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控（人教版2019）(原卷版)

自學(xué)06化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控自學(xué)目錄：【核心素養(yǎng)分析】【知識導(dǎo)圖】【目標(biāo)導(dǎo)航】【自學(xué)內(nèi)容】【自學(xué)檢測】【核心素養(yǎng)分析】1.變化觀念與平衡思想：知道如何應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡分析合成氨的適宜條件，體會應(yīng)用化學(xué)原理分析化工生產(chǎn)條件的思路和方法。2.科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任：認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的調(diào)控在工業(yè)生產(chǎn)中的重要應(yīng)用，探索最適宜的化工生產(chǎn)條件。【知識導(dǎo)圖】【目標(biāo)導(dǎo)航】1．認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的綜合調(diào)控在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中的重要作用。2．知道催化劑可以改變反應(yīng)歷程，對調(diào)控化學(xué)反應(yīng)速率具有重要意義?！咀詫W(xué)內(nèi)容】一、合成氨的反應(yīng)特點1．反應(yīng)原理：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）ΔH＝－92.4kJ·mol－12．反應(yīng)特點(1)可逆性：反應(yīng)為反應(yīng)；(2)體積變化：正反應(yīng)為氣體體積的反應(yīng)；(3)焓變：ΔH0；(4)熵變：ΔS0；(5)自發(fā)性：ΔH-TΔS0，常溫下自發(fā)進(jìn)行。3．影響合成氨反應(yīng)的條件（1）能加快合成氨反應(yīng)速率的方法有、、、等。（2）能提高平衡混合物中氨的含量的方法有、、等。二、合成氨反應(yīng)的適宜條件1.【思考與討論】p46參考答案：（1）原理分析對合成氨反應(yīng)的影響影響因素濃度溫度壓強(qiáng)催化劑增大合成氨的反應(yīng)速率提高平衡混合物中氨的含量（2）數(shù)據(jù)分析從原理分析和數(shù)據(jù)分析可知，有以下三方面選擇的條件不一致：①溫度變化的效果不一致。升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率增大，平衡混合物中氮的含量減??；降低溫度，化學(xué)反應(yīng)速率減小，平衡混合物中氨的含量增大。②壓強(qiáng)變化的效果一致。增大壓強(qiáng)，化學(xué)反應(yīng)速率加快，平衡混合物中氮的含量增大；減小壓強(qiáng)，化學(xué)反應(yīng)速率減小，平衡混合物中氮的含量減小。③使用或不使用催化劑的效果不一致。使用催化劑，化學(xué)反應(yīng)速率增大，平衡混合物中氨的含量不變；不使用催化劑，化學(xué)反應(yīng)速率減小，平衡混合物中氨的含量不變。2.適宜條件（1）壓強(qiáng)①原理分析：壓強(qiáng)越越好。②選用條件：目前，我國合成氨廠一般采用的壓強(qiáng)為。③合成氨時不采用更高壓強(qiáng)的理由：。（2）溫度①原理分析：有利于提高原料的平衡轉(zhuǎn)化率。②選用條件：目前，在實際生產(chǎn)中一般采用的溫度為。③不采用低溫的理由：，這在工業(yè)生產(chǎn)中是很不經(jīng)濟(jì)的。合成氨反應(yīng)一般選擇400～500℃進(jìn)行的又一重要原因為。（3）催化劑①原理分析：在高溫、高壓下，N2和H2的反應(yīng)速率仍然。②選用條件：通常采用加入以為主體的多成分催化劑，又稱。③選擇催化劑的理由：。另外，為了防止混有的雜質(zhì)使催化劑“中毒”，原料氣必須經(jīng)過。（4）濃度①原理分析：在500℃和30MPa時，平衡混合物中NH3的體積分?jǐn)?shù)及平衡時N2和H2的轉(zhuǎn)化率仍較低。②采取的措施：合成氨生產(chǎn)通常采用N2和H2物質(zhì)的量之比為的投料比；采取的方法，使氣態(tài)氨變成液氨后及時從平衡混合物中分離出去；應(yīng)將NH3分離后的原料氣，并及時補(bǔ)充，使反應(yīng)物保持一定的濃度。③采取該措施的理由：分離出NH3以促使平衡向的方向移動，此外原料氣的循環(huán)使用并及時補(bǔ)充原料氣，既提高了原料的，又提高了反應(yīng)，有利于合成氨反應(yīng)。3.合成氨的工藝流程三、選擇工業(yè)合成適宜條件的原則1、選擇化工生產(chǎn)適宜條件的分析角度條件原則從化學(xué)反應(yīng)速率分析既不能過，又不能太從化學(xué)反應(yīng)限度分析既要注意外界條件對速率和平衡影響的性，又要注意二者影響的性從原料的利用率分析增加原料，提高原料的利用率，從而降低生產(chǎn)成本從實際生產(chǎn)能力分析如設(shè)備承受高溫、高壓能力等從催化劑的使用活性分析注意對催化劑的活性的限制2、選擇工業(yè)合成適宜條件的原則（1）溫度①所選溫度兼顧反應(yīng)速率，產(chǎn)品含量。②盡可能選擇催化劑的溫度。（2）壓強(qiáng)①所選壓強(qiáng)對反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的影響大。②壓強(qiáng)不能無限大，防止增大成本和成本。（3）催化劑①選用催化效率高的催化劑。②催化劑對反應(yīng)有性，同一反應(yīng)物選用不同的催化劑，產(chǎn)物可能不同。A+BCA+BD③某些物質(zhì)能夠使催化劑中毒，失去活性。（4）濃度：原料盡可能循環(huán)利用①適當(dāng)增大物質(zhì)的濃度，提高難獲得原料的轉(zhuǎn)化率。②必要時可以采用反應(yīng)，以增大原料利用率。（5）反應(yīng)熱的綜合利用：一般采用。（6）反應(yīng)容器的選擇：容器有利于提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。四、化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控1、含義：通過改變使一個可能發(fā)生的反應(yīng)按照某一方向進(jìn)行。2、考慮實際因素：結(jié)合設(shè)備、安全、經(jīng)濟(jì)等情況，綜合考慮影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的因素，尋找合適的；根據(jù)環(huán)境保護(hù)及社會效益等方面的規(guī)定和要求做出分析，權(quán)衡利弊，才能實施生產(chǎn)。3、化工生產(chǎn)中調(diào)控反應(yīng)的一般思路【自學(xué)檢測】一、正確的打“√”，錯誤的打“×”。1.在其他外界條件不變的情況下，使用催化劑，可以改變化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向。()2.能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定能迅速發(fā)生。()3.因為焓變和熵變都與反應(yīng)的自發(fā)性有關(guān)，因此焓變或熵變均可以單獨作為判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的判據(jù)。()4.使用催化劑能提高合成氨反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率。()5.合成氨反應(yīng)中，壓強(qiáng)越大越利于增大反應(yīng)速率和平衡正向移動。()二、選擇題1．（2023秋·高二課時練習(xí)）工業(yè)合成氨：，一般采用700K左右的溫度，其原因是①提高的平衡轉(zhuǎn)化率②適當(dāng)提高氨的合成速率③提高氨的產(chǎn)率④催化劑在700K左右時活性最大A．只有① B．②④ C．②③④ D．①②2．（2023秋·上海楊浦·高二上海市控江中學(xué)?？计谀┫铝嘘P(guān)于硫酸工業(yè)和合成氨工業(yè)說法錯誤的是A．都采用了高壓 B．都使用了催化劑C．生產(chǎn)流程中都有造氣和凈化 D．都使用了熱交換器3.下列有關(guān)合成氨工業(yè)的說法正確的是A．、的投料比采用1∶2.8(物質(zhì)的量比)而不是1∶3，是為了提高的轉(zhuǎn)化率B．反應(yīng)溫度控制在700K左右，目的是使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動C．壓強(qiáng)采用10~30MPa，是因為該條件下催化劑的活性最好D．不斷將氨液化并移去液氨，目的之一是使平衡正向移動4．在硫酸工業(yè)中，通過如下反應(yīng)使SO2轉(zhuǎn)化為SO3：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)?H<0。下列說法不正確的是A．為使SO2盡可能多地轉(zhuǎn)化為SO3，工業(yè)生產(chǎn)中的反應(yīng)溫度越低越好B．使用合適的催化劑可加快該反應(yīng)的反應(yīng)速率C．通入過量的空氣可以提高SO2的轉(zhuǎn)化率D．反應(yīng)后尾氣中的SO2必須回收5.下列有關(guān)合成氨工業(yè)的說法正確的是A．工業(yè)合成氨的反應(yīng)是熵減小的放熱反應(yīng)，在低溫或常溫時可自發(fā)進(jìn)行B．恒容條件下充入稀有氣體有利于的合成C．合成氨廠一般采用的壓強(qiáng)為10~30，因為該壓強(qiáng)下鐵觸媒的活性最高D．的量越多，的轉(zhuǎn)化率越大，因此，充入的越多越有利于的合成三、填空題1．在硫酸工業(yè)中，通過下列反應(yīng)使氧化成：

。下表為不同溫度和壓強(qiáng)下的轉(zhuǎn)化率(%)：450550(1)從理論上分析，為了使二氧化硫盡可能多地轉(zhuǎn)化為三氧化硫，可采用的條件是。(2)在實際生產(chǎn)中，選定400~500℃作為操作溫度，其原因是。(3)在實際生產(chǎn)中，采用的壓強(qiáng)為常壓，其原因是。(4)在實際生產(chǎn)中，通入過量空氣的目的是。(5)尾氣中有必須回收是為了。2．合成氨對人類的生存和發(fā)展有著重要意義，1909年哈伯在實驗室中首次利用氮氣與氫氣反應(yīng)合成氨，實現(xiàn)了人工固氮。(1)反應(yīng)N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為。(2)請結(jié)合下列數(shù)據(jù)分析，工業(yè)上選用氮氣與氫氣反應(yīng)固氮，而沒有選用氮氣和氧氣反應(yīng)固氮的原因是。序號化學(xué)反應(yīng)K(298K)的數(shù)值①N2(g)+O2(g)?2NO(g)5×10-31②N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)4.1×106(3)對于反應(yīng)N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)，在一定條件下氨的平衡含量如下表。溫度/℃壓強(qiáng)/MPa氨的平衡含量2001081.5%550108.25%①該反應(yīng)為(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。②其他條件不變時，溫度升高氨的平衡含量減小的原因是(填字母序號)。a.溫度升高，正反應(yīng)速率減小，逆反應(yīng)速率增大，平衡逆向移動b.溫度升高，濃度商(Q)變大，Q>K，平衡逆向移動c.溫度升高，活化分子數(shù)增多，反應(yīng)速率加快d.溫度升高，K變小，平衡逆向移動③哈伯選用的條件是5