大概念统领下“化学反应速率与化学平衡”主题复习.pptx

基于大概念统领下的单元整体教学设计——“化学反应速率与化学平衡”主题复习 第1课时 探讨空间站里氧气和二氧化碳的循环 您的标题单击此处可编辑内容尿处理子系统电解制氧子系统环境控制和生命保障系统航天员O2CO2正常空气CO2浓度0.1%工作环境CO2浓度0.5%电解制氧子系统电解水制氧子系统H2？H2OCH3OH 任务一 设计并选择化学反应反应选择的基本思路：首先根据焓变和判断反应的自发性 您的标题单击此处可编辑内容尿处理子系统电解制氧子系统环境控制和生命保障系统航天员O2CO2电解制氧子系统电解水制氧子系统H2？CH3OH二氧化碳还原子系统CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g) ΔH0H2O 任务二 选择适宜的反应条件反应条件选择的基本原则：不能片面地追求高转化率，也不能追求高速率，而应该寻找以较高反应速率获取适当转化率的反应条件。CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g) ΔH0 任务二 选择适宜的反应条件构建条件选择的思维模型动力学角度关注状态关注系数关注焓变CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g) ΔH0条件优化研究角度反应条件催化剂温度压强浓度理论预测反应速率反应限度热力学角度动力学角度较大较高适宜使用 任务三 优化反应的条件CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH0[问题]（1）在此条件下，改变氢碳比，是否改变了氢气和二氧化碳的分压？解释原因。（2）分析表格中数据变化的原因。（3）已知v正=k正·c(CO2)·c3(H2)从速率角度结合数据变化趋势分析原因。（4）根据二氧化碳的转化率计算甲醇的产率。主反应：CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH0副反应：CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g) ΔH0（5）计算甲烷的选择性。（6）增大氢碳比是否有利于主反应的发生，为什么？（7）工业实际生产中，氢碳比选择了3:1，可能原因是什么？反应物消耗视角产品生成视角竞争反应：促进主反应发生，抑制副反应，增加反应选择性的考量维度。 任务三 优化反应的条件[问题]（1）随着压强的增大，二氧化碳转化率和甲醇产率是如何变化的？分析变化趋势的原因。（2）增大压强是否有利于增大主反应的选择性？（3）实际工业生产中选择了5MPa，可能的理由是什么？资料卡片3 不同压强下二氧化碳转化率和甲醇产率 注：含铜作催化剂，使用原料气氢碳比3:1，温度为523K主反应：CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH0副反应：CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g) ΔH0 任务三 优化反应的条件[问题]（1）分析曲线变化趋势的原因。（2）适宜的温度选取多少?资料卡片4 不同温度下甲醇的产率 注：含铜作催化剂，使用原料气氢碳比3:1，压强为5MPa主反应：CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH0副反应：CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g) ΔH0催化剂活性 任务三 优化反应的条件资料卡片5 测定不同温度下催化剂活性和甲醇的选择性 注：含铜作催化剂，使用原料气氢碳比3:1，压强为5MPa[问题]对比数据，选择合适的催化剂，简述理由。主反应：CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH0副反应：CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g) ΔH0 任务三 优化反应的条件催化剂温度压强浓度反应速率理论预测研究角度反应条件反应限度热力学角度动力学角度适宜关注系数关注焓变反应的选择性条件优化较大较高关注状态使用3:15Mpa左右520K左右CuO、ZnO为基料；ZrO2、MnO为辅料构建条件选择的思维模型 任务四 地面技术“上天”资料卡片6 进一步提出适合“空间站”的技术方案 催化剂温度压强浓度反应速率理论预测研究角度反应条件反应限度热力学角度动力学角度适宜关注系数关注焓变反应的选择性条件优化较大较高关注状态使用3:15Mpa左右530K左右CuO、ZnO为基料；ZrO2、MnO为辅料构建条件选择的思维模型2.5:18Mpa左右450K左右含钌3%-10%任务四 地面技术“上天”实现由理论变成工程产品 设计反应选择反应动力学角度优化调控二氧化碳转化率甲烷选择性选择条件判断反应自发性基于物质观、守恒观、氧还观等热力学角度化学平衡ΔG=ΔH-T