《第4節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控》參考學(xué)案2

學(xué)而優(yōu)·教有方PAGEPAGE1第4節(jié)化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控學(xué)習(xí)目標(biāo)1.認(rèn)識(shí)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.了解壓強(qiáng)、溫度、催化劑的選擇在合成氨中重要意義。自主預(yù)習(xí)工業(yè)合成氨的反應(yīng)及其特點(diǎn)ΔH＝－92.4kJ/mol（1）反應(yīng)。（2）正反應(yīng)為氣體體積的反應(yīng)，即為熵反應(yīng)，ΔS0。（3）正反應(yīng)為反應(yīng)，ΔH0。工業(yè)合成氨生產(chǎn)條件的選擇(1)原理分析：根據(jù)合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)，為了增大合成氨的反應(yīng)速率、提高平衡混合物中氨的含量，應(yīng)選擇的反應(yīng)條件如表所示：對(duì)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：表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是在不同溫度、壓強(qiáng)下，平衡混合物中氨的含量的變化情況(初始時(shí)氮?dú)夂蜌錃獾捏w積比是1∶3)。分析表中數(shù)據(jù)，結(jié)合合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)，討論應(yīng)如何選擇反應(yīng)條件，以增大合成氨的反應(yīng)速率、提高平衡混合物中氨的含量。溫度/℃氨的含量/%0.1MPa10MPa20MPa30MPa60MPa100MPa20015.381.586.489.995.498.83002.2052.064.271.084.292.64000.4025.138.247.065.279.85000.1010.619.126.442.257.56000.054.509.1013.823.131.4(3)結(jié)論：①升高溫度，氨的含量；這與反應(yīng)速率是的。②增大壓強(qiáng)，氨的含量；這與反應(yīng)速率是的。實(shí)際生產(chǎn)條件的選擇(1)壓強(qiáng)①適宜條件：_______________。②選擇依據(jù)：壓強(qiáng)越大，要求動(dòng)力_____，對(duì)材料的強(qiáng)度和設(shè)備的制造要求就越高。(2)溫度①適宜條件：____________左右。②選擇依據(jù)：該溫度下催化劑的活性_____，反應(yīng)速率比較快，氨的含量也相對(duì)較高。(3)催化劑適宜條件：以___為主體的多成分催化劑(又稱(chēng)鐵觸媒)。(4)濃度①適宜條件：N2和H2按物質(zhì)的量之比1∶2.8時(shí)混合，適時(shí)分離出_____。②選擇依據(jù)：適當(dāng)提高_(dá)_的濃度，來(lái)提高H2的轉(zhuǎn)化率。化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控(1)影響化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的因素首先是參加反應(yīng)的物質(zhì)的等本身因素，其次是等反應(yīng)條件。(2)化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控①含義：通過(guò)改變反應(yīng)條件使一個(gè)可能發(fā)生的反應(yīng)按照某一方向進(jìn)行。②考慮實(shí)際因素：結(jié)合設(shè)備條件、安全操作、經(jīng)濟(jì)成本等情況，綜合考慮影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的因素，尋找合適的生產(chǎn)條件；根據(jù)環(huán)境保護(hù)及社會(huì)效益等方面的規(guī)定和要求做出分析，權(quán)衡利弊，才能實(shí)施生產(chǎn)。課堂練習(xí)1．下列關(guān)于工業(yè)合成氨的敘述正確的是()A．合成氨工業(yè)溫度選擇為700K左右，只要是為了提高NH3產(chǎn)率B．使用催化劑和施加高壓，都能提高反應(yīng)速率，但對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)無(wú)影響C．合成氨生產(chǎn)過(guò)程中將NH3液化分離，可提高N2、H2的轉(zhuǎn)化率D．合成氨工業(yè)中為了提高氫氣的利用率，可適當(dāng)增加氫氣濃度2.下圖所示為工業(yè)合成氨的流程圖。有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.步驟①中“凈化”可以防止催化劑中毒B.步驟②中“加壓”既能加快反應(yīng)速率，又能提高原料的平衡轉(zhuǎn)化率C.步驟③有利于增大反應(yīng)速率也有利于提高原料平衡的轉(zhuǎn)化率D.產(chǎn)品液氨除可生產(chǎn)化肥外，還可用作制冷劑3.下列有關(guān)合成氨工業(yè)的說(shuō)法中，正確的是()A．從合成塔出來(lái)的混合氣體中，其中NH3只占15%，所以合成氨廠的產(chǎn)率都很低B．由于氨易液化，N2、H2在實(shí)際生產(chǎn)中可循環(huán)使用，所以總體來(lái)說(shuō)合成氨的產(chǎn)率較高C．合成氨工業(yè)的反應(yīng)溫度控制在500℃左右，目的是使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)D．合成氨廠采用的壓強(qiáng)越大，產(chǎn)率越高，無(wú)需考慮設(shè)備、條件4．對(duì)于合成氨反應(yīng)，達(dá)到平衡后，以下分析正確的是()A．升高溫度，對(duì)正反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大B．增大壓強(qiáng)，對(duì)正反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大C．減小反應(yīng)物濃度，對(duì)逆反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大D．加入催化劑，對(duì)逆反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大

參考答案1.【答案】C【解析】合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度較高不利于提高NH3產(chǎn)率，故A錯(cuò)誤；催化劑和高壓能加快反應(yīng)速率，增大壓強(qiáng)平衡正移，催化劑對(duì)平衡無(wú)影響，故B錯(cuò)誤；減少生成物的濃度平衡正向移動(dòng)，所以將NH3液化分離，可提高N2、H2的轉(zhuǎn)化率，故C正確；增加一種反應(yīng)物的濃度可以提高另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，而本身轉(zhuǎn)化率降低，所以合成氨工業(yè)中為了提高氫氣的利用率，可適當(dāng)增加氮?dú)獾臐舛?，故D錯(cuò)誤。2.【答案】C【解析】合成氨使用含鐵催化劑，為防止催化劑中毒，須將原料“凈化”處理，A正確；步驟②中“加壓”，可增大氮?dú)狻錃鉂舛?，加快合成氨反?yīng)速率又能使平衡右移，提高原料轉(zhuǎn)化率，B正確；合成氨反應(yīng)放熱，步驟③使用較高溫度有利于增大反應(yīng)速率，但不利于提高原料的平衡轉(zhuǎn)化率，同時(shí)使用催化劑也不能使平衡移動(dòng)，C錯(cuò)誤；產(chǎn)品液氨可用酸吸收生成銨態(tài)氮肥；液氨汽化時(shí)會(huì)吸收大量熱，可用作制冷劑，D正確。3.【答案】B【解析】合成氨的反應(yīng)在適宜的生產(chǎn)條件下達(dá)到平衡時(shí)，原料的轉(zhuǎn)化率并不高，但生成的NH3分離出后，再將未反應(yīng)的N2、H2循環(huán)利用，這樣處理后，可使氨的產(chǎn)率較高，A錯(cuò)誤，B正確；合成氨工業(yè)選擇500℃左右的溫度，主要從反應(yīng)速率和催化劑活性?xún)煞矫婵紤]，合成氨的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，低溫才有利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，C錯(cuò)誤；不論從反應(yīng)速率還是化學(xué)平衡考慮，高壓更有利于合成氨，但壓強(qiáng)太大，對(duì)設(shè)備、動(dòng)力的要求更高，因此選擇10MPa～30MPa，D錯(cuò)誤。4.【答案】B【解析】合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，正、逆反應(yīng)速率均增大，但是升高溫度對(duì)吸熱反應(yīng)的速率影響更大，所以對(duì)該反應(yīng)來(lái)說(shuō)，對(duì)逆反應(yīng)速率影響更大，A項(xiàng)錯(cuò)誤；合成氨反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，