人教版高中化学选择性必修一 第二章 化学反应速率与化学平衡 第四节 化学反应的调控.pptVIP

化学反应的调控人教版化学选择性必修1第二章第四节

氮短缺事关人类的存亡，某一天将会有一位化学家寻找出一种方法，将成对的氮原子间三键打破，制出一种能为植物吸收的氮的化合物。——威廉?克鲁克斯先合成氨，再进一步将之转化为铵盐或者硝酸盐，变成了土壤可吸收的形式。最好的原料是空气，因为它其中富含氮元素。——卡尔·博施合成氨的提出

合成氨存在的问题合成氨很难！

调控外界条件:温度、浓度、压强、催化剂化学反应的调控化学反应速率化学平衡

哈伯法合成氨1903年：哈伯发现在常温的条件下，氮、氢难以生成氨，在高温的条件下，氨太易于分解。在1000摄氏度时，合成氨只占到混合气体的0.01，根本没有意义。升高温度对反应有什么影响？N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol-1

温度N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol-1温度25℃350℃400℃450℃600℃700℃平衡常数5×1081.8470.5070.1520.0092.6×10-3合成氨反应的平衡常数随温度的变化升高温度化学反应速率化学平衡速率加快平衡逆向移动

温度实际预测：温度不宜过高也不宜过低结论温度的选择：快与少、慢与多的权衡

1908年：哈伯成功地设计出一套精密的高压装置。罗塞格尔和他实验室的机械师们一起创造了新的阀门，将哈伯的设计变成了现实。增大压强对反应有什么影响？哈伯法合成氨

压强N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol-1增大压强化学反应速率化学平衡速率加快平衡正向移动理论分析：实际预测：

压强压强的选择—成本与效益的博弈压强越大,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。压强不宜过高也不宜过低结论

催化剂N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol-1合成氨仍然存在的问题？显著改变反应速率加入催化剂化学反应速率化学平衡平衡不移动

效果不够理想铀价格昂贵，性质过于敏感效果好，但储量极少铁锇铀催化剂含铅镁的铁效果好，原料易得，性质稳定

催化剂N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol-12007年Ertl证实了N2与H2在催化剂表面合成氨的反应历程如图所示。扩散→吸附→表面反应→脱附→扩散。

合成氨的研究历程“合成氨”里的中国人：2016年中科院大连化学物理研究所研究团队研制合成了一种新型催化剂，将合成氨的温度、压强分别降到了350℃、1MPa。更加节能、降低成本

合成氨的研究历程温度不宜过高也不宜过低压强不宜过高也不宜过低加入含铅镁的铁做催化剂

数据分析已知：合成氨的催化剂在500℃左右时活性最大催化剂反应速率温度500℃左右转化率温度降低温度

数据分析

数据分析温度/℃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不同条件下，合成氨反应达到化学平衡时反应混合物中氨的含量（体积分数）

浓度N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol-1增大反应物浓度化学平衡平衡正向移动降低生成物浓度

及时补充N2和H2增大反应物浓度原料气循环通过合成塔原料气循环利用浓度还有什么办法可以提高氨的产率？浓度降低生成物的浓度将氨气及时从气态混合物中分离出去

解决实际问题

在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化为SO3：2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol-1。下表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时SO2的转化率。

（1）从理论分析，为了使二氧化硫尽可能多地转化为三氧化硫，应选择的条件是。（2）在实际生产中，选定的温度为400～500℃，原因是。（3）在实际生产中，采用的压强为常压，原因是。（4）在实际生产中，通入过量的空气，原因是。温度/℃平衡时SO2的转化率/%0.1MPa0.5MPa1MPa5MPa10MPa45097.598.999.299.699.755085.692