高中 化学 选择性必修1 第二章 化学反应速率与化学平衡《第四节 化学反应的调控》教学设计.docx

第四节化学反应的调控

[课程标准]1.认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。2.知道催化剂可以改变反应历程，对调控反应速率具有重要意义。3.能运用温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响规律解释生产、生活、实验室中的实际问题，能讨论化学反应条件的选择和优化。4.以工业合成氨为例，能从限度、速率等角度对化学反应和化工生产条件进行综合分析。

任务一合成氨反应的原理分析

德国化学家哈伯(F.Haber)因发明用氮气和氢气合成氨的方法获得1918年诺贝尔化学奖。合成氨技术是人类科学技术领域的重大突破，使人类从此摆脱了依靠天然氮肥的被动局面，加速了世界农业的发展，合成氨反应为N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高温、高压),\s\do5(催化剂))2NH3。

(1)根据合成氨反应的特点，应如何选择反应条件，以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量？填入下表。

对合成氨反应的影响

影响因素

浓度

温度

压强

催化剂

增大合成氨的反应速率

增大反应物浓度

升高温度

增大压强

使用催化剂

提高平衡混合物中氨的含量

增大反应物浓度，减少生成物浓度

降低温度

增大压强

—

(2)合成氨反应的数据分析

下表的实验数据是在不同温度、压强下，平衡混合物中氨的含量的变化情况(初始时氮气和氢气的体积比是1∶3)。

温度/℃

氨的含量/%

0.1MPa

10MPa

20MPa

30MPa

60MPa

100MPa

200

15.3

81.5

86.4

89.9

95.4

98.8

300

2.20

52.0

64.2

71.0

84.2

92.6

400

0.40

25.1

38.2

47.0

65.2

79.8

500

0.10

10.6

19.1

26.4

42.2

57.5

600

0.05

4.50

9.1

13.8

23.1

31.4

由上表数据分析可知：

①温度升高，氨的含量降低；这与速率是相矛盾的；

②压强增大，氨的含量增大；这与速率是相一致的。

1.判断正误，错误的说明其原因。

(1)工业合成氨的反应是放热反应，任何温度下都能自发进行。

________________________________________________________________________

答案：错误，工业合成氨的反应是放热、熵减的反应，它是低温自发。(2)1molN2与足量的H2在一定条件下合成氨，充分反应后能得到2mol氨气。

________________________________________________________________________

答案：错误，合成氨的反应是可逆反应，不可能进行到底。

(3)工业合成氨中，温度越高，压强越大越有利于氨的合成。

________________________________________________________________________

答案：错误，合成氨的反应是放热反应，温度升高不利于氨的合成。

(4)在合成氨中，加入催化剂能提高原料的转化率。

________________________________________________________________________

答案：错误，催化剂不影响转化率。

2.在工业合成硫酸中，其中一步反应为2SO2(g)＋O2(g)eq\o(,\s\up7(V2O5),\s\do5(△))2SO3(g)ΔH＝－196.6kJ·mol－1。

根据反应特点，利用原理分析，增大反应速率的措施有__________________________

________________________________________________________________________，

增大原料转化率的措施有__________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案：增大SO2和O2的浓度，增大压强，升高温度，选用合适的催化剂增大压强，降低温度(合理即可)

任务二工业合成氨的适宜条件

合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。已知298K时：ΔH＝－92.4kJ·mol－1，ΔS＝－198.2J·mol－1·K－1。

请讨论探究下列问题。

1.增大压强既可提高反应速率，又可提高氨的产量，那么在合成氨工业中压强是否越大越好？为什么？

提示：不是。因为温度一定时，增大混合气体的压强对合成氨的速率和平衡都有利，但压强越大需要的动