新教材高中化學(xué)化學(xué)反應(yīng)的方向限度與速率第4節(jié)化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化-工業(yè)合成氨課件魯科版選擇性

課標(biāo)解讀課標(biāo)要求素養(yǎng)要求1.了解如何應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理分析合成氨的適宜條件。2.了解應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)原理分析化工生產(chǎn)條件的思路和方法，體驗(yàn)實(shí)際生產(chǎn)條件的選擇與理論分析的差異。3.認(rèn)識(shí)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)中的重要作用。1.科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任：結(jié)合生產(chǎn)實(shí)例，討論化學(xué)反應(yīng)條件的選擇和優(yōu)化，形成從限度、速率、能耗等多角度綜合調(diào)控化學(xué)反應(yīng)的基本思路，發(fā)展“綠色化學(xué)”的觀念和辯證思維的能力。2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：能運(yùn)用溫度、濃度、壓強(qiáng)和催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律解釋生產(chǎn)、生活、實(shí)驗(yàn)室中的實(shí)際問題。知識(shí)點(diǎn)一合成氨反響的限度

2.反響特點(diǎn)可逆減小＜＜＜能

降低增大

想一想.合成氨反響中，為了提高原料轉(zhuǎn)化率，通常如何處理反響后的尾氣？

判一判.1.因?yàn)楹铣砂背叵率且粋€(gè)自發(fā)的反響，所以這個(gè)反響很容易發(fā)生()×2.在合成氨的工業(yè)生產(chǎn)中，反響物氮?dú)夂蜌錃獾霓D(zhuǎn)化率相等()×知識(shí)點(diǎn)二合成氨反響的速率2.濃度與合成氨反響速率之間的關(guān)系

增大減小催化劑增大增大升高知識(shí)點(diǎn)三合成氨生產(chǎn)的適宜條件〔1〕選擇合成氨生產(chǎn)條件時(shí)，既不能片面地追求高①_________，也不應(yīng)只追求高②__________，而應(yīng)該尋求③_______________________________的反響條件?！?〕考慮原料的④______、未轉(zhuǎn)化的合成氣〔氮?dú)夂蜌錃狻车蘑輄_______、⑥_________的綜合利用等。轉(zhuǎn)化率反響速率價(jià)格循環(huán)使用反響熱以較高的反響速率獲取適當(dāng)轉(zhuǎn)化率影響因素選擇條件（1）溫度反應(yīng)溫度控制在⑦_(dá)___________、左右（2）物質(zhì)的量（3）壓強(qiáng)（4）催化劑選擇⑨_________、作催化劑（5）濃度

鐵

想一想.〔1〕合成氨時(shí)，增大壓強(qiáng)既可提高反響速率，又可提高氨的產(chǎn)量，那么在合成氨工業(yè)中壓強(qiáng)是否越大越好？為什么？[答案]不是。壓強(qiáng)越大需要的動(dòng)力越大，對(duì)設(shè)備的制造要求越高?！?〕合成氨時(shí)，降低溫度有利于平衡向生成氨的方向移動(dòng)，那么生產(chǎn)中是否溫度越低越好？為什么？

探究點(diǎn)工業(yè)生產(chǎn)中選擇適宜生產(chǎn)條件的原那么

壓強(qiáng)轉(zhuǎn)化率溫度

問題1：根據(jù)化學(xué)理論和以上數(shù)據(jù)綜合分析，為了使二氧化硫盡快地轉(zhuǎn)化為三氧化硫，從化學(xué)反響速率的角度考慮，應(yīng)該選擇什么樣的條件？提示高溫、高壓、催化劑。問題2：根據(jù)化學(xué)理論和以上數(shù)據(jù)綜合分析，為了使二氧化硫盡量多地轉(zhuǎn)化為三氧化硫，從化學(xué)反響限度的角度考慮，應(yīng)該選擇什么樣的條件？提示低溫、高壓。

提示在此溫度下催化劑的活性最高。

問題5：在生產(chǎn)中，通入過量空氣的目的是什么？

問題6：根據(jù)上述分析，實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中該反響應(yīng)選擇的條件是什么

工業(yè)生產(chǎn)中選擇適宜生產(chǎn)條件的原那么1.從可逆性、反響前后氣態(tài)物質(zhì)化學(xué)計(jì)量數(shù)的大小關(guān)系、焓變?nèi)齻€(gè)角度分析化學(xué)反響的特點(diǎn)。2.根據(jù)反響特點(diǎn)具體分析外界條件對(duì)速率和平衡的影響;從速率和平衡的角度進(jìn)行綜合分析，再充分考慮實(shí)際情況，選出適宜的外界條件。濃度增大反應(yīng)物的濃度增大反應(yīng)物的濃度、減小反應(yīng)產(chǎn)物的濃度不斷地補(bǔ)充反應(yīng)物，及時(shí)地分離出反應(yīng)產(chǎn)物催化劑加合適的催化劑加合適的催化劑外界條件有利于加快速率的條件控制有利于平衡正向移動(dòng)的條件控制綜合分析結(jié)果溫度高溫低溫兼顧速率和平衡，考慮催化劑的適宜溫度高溫在設(shè)備條件允許的前提下，盡量采取高溫并考慮催化劑的活性壓強(qiáng)高壓（有氣體參加）高壓在設(shè)備條件允許的前提下，盡量采取高壓外界條件有利于加快速率的條件控制有利于平衡正向移動(dòng)的條件控制綜合分析結(jié)果續(xù)表低壓兼顧速率和平衡，選擇適宜的壓強(qiáng)外界條件有利于加快速率的條件控制有利于平衡正向移動(dòng)的條件控制綜合分析結(jié)果續(xù)表

B

解題感悟化工生產(chǎn)條件的選擇需要注意的問題〔1〕選取適宜的化工生產(chǎn)條件時(shí)，既要考慮反響速率問題，又要考慮化學(xué)平衡移動(dòng)的問題，同時(shí)也要考慮化工生產(chǎn)中的動(dòng)力、材料、設(shè)備、催化劑等因素的影響，綜合選取適宜條件?！?〕溫度的選擇，不僅要考慮速率、平衡問題，同時(shí)還要照顧到催化劑的活性?！?〕壓強(qiáng)的選擇，除了考慮速率和平衡問題，還要考慮對(duì)設(shè)備的技術(shù)要求和本錢問題。1.在合成氨反響中使用催化劑和施加高壓，以下表達(dá)中正確的選項(xiàng)是()A.都能提高反響速率，都對(duì)化學(xué)平衡無影響B(tài).都對(duì)化學(xué)平衡有影響，但都不影響到達(dá)平衡狀態(tài)所用的時(shí)間C.都能縮短到達(dá)平衡狀態(tài)所用的時(shí)間，只有施加高壓對(duì)化學(xué)平衡有影響D.使用催化劑能縮短反響到達(dá)平衡狀態(tài)所用的時(shí)間，而施加高壓無此效果C

防止合成塔中的催化劑中毒

低溫、高壓

高溫、低壓

C

2.在其他條件不變的情況下，能使合成氨反響進(jìn)行程度增大的方法是()A.升高溫度 B.減小壓強(qiáng)C.使用催化劑 D.及時(shí)別離出氨氣D[解析]合成氨的反響是放熱反響，且反響前后氣體體積減小。升高溫度，會(huì)使平衡向吸熱的逆反響方向移動(dòng)，使合成氨反響進(jìn)行程度減小，A項(xiàng)不符合題意；減小壓強(qiáng)，平衡會(huì)向氣體體積增大的逆反響方向移動(dòng)，使合成氨反響進(jìn)行程度減小，B項(xiàng)不符合題意；使用催化劑，平衡不移動(dòng)，合成氨反響進(jìn)行程度不發(fā)生變化，C項(xiàng)不符合題意；及時(shí)別離出氨氣，減小反響產(chǎn)物濃度，平衡正向移動(dòng)，能使合成氨反響進(jìn)行程度增大，D項(xiàng)符合題意。3.[2021山東德州高二月考]哈伯創(chuàng)造了以低本錢制造大量氨的方法，如下圖是哈伯法合成氨的流程圖，其中為提高原料轉(zhuǎn)化率而采取的措施是()A.①②③ B.②④⑤ C.①③⑤ D.②③④B[解析]氮?dú)夂蜌錃庠诟邷?、高壓和催化劑條件下反響生成氨氣，正反響是氣體體積減小的放熱反響。凈化氣體是為了防止雜質(zhì)氣體對(duì)催化劑產(chǎn)生影響，不能提高原料的轉(zhuǎn)化率，①不符合題意；加壓，平衡正向移動(dòng)，可以提高原料的利用率，②符合題意；使用催化劑，可以加快反響速率，但平衡不移動(dòng)，不能提高原料轉(zhuǎn)化率，③不符合題意；別離出氨氣，平衡正向移動(dòng)，提高了原料的轉(zhuǎn)化率，④符合題意；氮?dú)夂蜌錃庠傺h(huán)，可提高原料的轉(zhuǎn)化率，⑤符合題意。

D[解析]合成氨工業(yè)考慮單位時(shí)間的產(chǎn)量問題，并未讓合成氨反響到達(dá)平衡，因?yàn)樽尫错懙竭_(dá)平衡需要一定的時(shí)間，時(shí)間太長(zhǎng)得不償失。1.[2021山東泰安高二月考]合成氨工業(yè)對(duì)化學(xué)工業(yè)和國(guó)防工業(yè)具有重要意義。工業(yè)合成氨生產(chǎn)示意圖如下圖。

〔2〕上圖中條件選定的主要原因是_______〔填字母〕。A.溫度、壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響B(tài).鐵觸媒在該溫度時(shí)活性大C.工業(yè)生產(chǎn)受動(dòng)力、材料、設(shè)備等條件的限制BC

〔3〕改變反響條件，會(huì)使平衡發(fā)生移動(dòng)。以下圖表示隨條件改變，氨氣的百分含量的變化趨勢(shì)。當(dāng)橫坐標(biāo)為壓強(qiáng)時(shí)，變化趨勢(shì)正確的選項(xiàng)是__________〔填字母，下同〕，當(dāng)橫坐標(biāo)為溫度時(shí)，變化趨勢(shì)正確的選項(xiàng)是__________。

[解析]考查壓強(qiáng)、溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響。

B[解析]B項(xiàng)，加熱可以加快化學(xué)反響速率，放熱反響也可能在加熱條件下進(jìn)行，故不正確。易錯(cuò)警示〔1〕化工生產(chǎn)過程中很多原料是可以循環(huán)利用的，但是并不是循環(huán)利用就是轉(zhuǎn)化率高。〔2〕催化劑的活性與壓強(qiáng)沒有關(guān)系，只與溫度有關(guān)系。

C

D

B

A

D

BC

AC