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(共27張PPT)
向空氣要氮肥
1898年英國物理學家克魯克斯“先天下之憂而憂”，率先發(fā)出“向空氣要氮肥”的號召。
空氣中富含大量的氮氣，那進行氮的固定是選擇N2和O2生成NO還是選擇N2和H2合成NH3呢 觀察下表回答。
課堂引入
在 1904-1905年間，哈伯用陶瓷管做試驗，用鐵做催化劑，在常壓、高溫(1020 ℃)達平衡時，氣體混合物中含0.012%(容積)的氨。
在當時的情境下，哈伯要想提高氨氣在平衡混合氣中的含量，可以采取哪些措施？【N (g)+3H (g) 2NH (g)】
課堂引入
任務一：探討影響化學平衡的因素
化學平衡1
v正 ＝v逆
改變反
應條件
不平衡
v正 ≠v逆
一段時間
化學平衡2
在一定條件下,當可逆反應達到平衡狀態(tài)后,如果改變反應條件,平衡狀態(tài)被破壞,平衡體系的物質(zhì)組成也會隨著改變,直到達到新的平衡狀態(tài)。這種由原有的平衡狀態(tài)達到新的平衡狀態(tài)的過程叫做化學平衡的移動。
Q ＝ K
Q ≠ K
v正 ＝v逆
Q ＝ K
回憶
通過改變哪些反應條件可使v正 ≠v逆，從而改變化學平衡狀態(tài)？
影響化學反應速率的因素:
濃度、壓強、溫度、催化劑
任務二：探討如何提高氨的百分含量
活動一
紅色
Fe3+ + 3SCN- Fe(SCN)3
無色
黃色
變量控制：溫度等其他因素不變，只改變一種物質(zhì)的濃度。
如何增加反應物的濃度？
如何減小反應物的濃度？
滴加飽和FeCl3溶液或
高濃度的KSCN溶液
加入鐵粉降低Fe3+濃度
保持溶液總體積（基本）不變，使其他粒子濃度不變
探究濃度對化學平衡的影響
加入少量鐵粉
滴入4滴 1 mol·L-1 KSCN 溶液
實驗操作
將 5 mL 0.015 mol·L-1 KSCN 溶液和 5 mL 0.005 mol·L-1 FeCl3 溶液混合
平衡后均分在a、b、c三支試管中
a
b
c
對照組
溶液總體積基本不變
活動一
探究濃度對化學平衡的影響
任務二：探討如何提高氨的百分含量
加入少量鐵粉
實驗現(xiàn)象
a
c
對照組
b
紅色加深
紅色變淺
將 5 mL 0.015 mol·L-1 KSCN 溶液和 5 mL 0.005 mol·L-1 FeCl3 溶液混合
滴入4滴 1 mol·L-1 KSCN 溶液
平衡后均分在a、b、c三支試管中
活動一
探究濃度對化學平衡的影響
請用平衡常數(shù)分析濃度對化學平衡移動的影響：
①減小c(生成物)
增大c(反應物)
平衡向 方向移動
②減小c(反應物)
增大c(生成物)
平衡向 方向移動
活動一
探究濃度對化學平衡的影響
Q ，Q K
Q ，Q K
試管編號 b c
操作 少量鐵粉 4滴 1 mol·L-1 KSCN
現(xiàn)象 溶液紅色明顯變淺 溶液紅色明顯加深
結(jié)論
實驗結(jié)論：
其他條件不變時，減小反應物的濃度，平衡向逆反應方向移動。
其他條件不變時，增大反應物的濃度，平衡向正反應方向移動
活動一
探究濃度對化學平衡的影響
結(jié)論1
其他條件不變時：
增大反應物的濃度，平衡向正反應方向移動。
減小反應物的濃度，平衡向逆反應方向移動。
思考：
增大生成物的濃度，平衡向 方向移動。
減小生成物的濃度，平衡向 方向移動。
逆反應
正反應
評價一
思考：
為了提高H2 的利用率，可采用什么措施？
N (g)+3H (g) 2NH (g)
溫馨提示：在工業(yè)生產(chǎn)中，適當增大廉價的反應物的濃度，使化學平衡向正反應方向移動，可提高價格較高的原料的轉(zhuǎn)化率，從而降低生產(chǎn)成本。
任務二：探討如何提高氨的百分含量
活動二
探究壓強對化學平衡的影響
壓強的改變，可能影響反應體系中多種物質(zhì)的濃度。如果增大壓強（縮小容積）或者減小壓強（增大容積）以下反應將會向著哪個方向移動？
2NO2(g) N2O4(g)
紅棕色
無色
任務二：探討如何提高氨的百分含量
活動二
探究壓強對化學平衡的影響
實驗操作：用50 mL注射器抽入20 mL NO2和N2O4混合氣體，將細管端用橡膠塞封閉。將針筒活塞從20mL處迅速拉至 40 mL處(壓強減小)，觀察顏色變化。
2NO2(g) N2O4(g)
紅棕色
無色
結(jié)論2
對有氣體參加的可逆反應，當達到平衡時，其他條件不變的情況下：
增大壓強，化學平衡向氣體體積 的反應方向移動；
減小壓強，化學平衡向氣體體積 的反應方向移動。
其他條件不變的情況下：
增大壓強，化學平衡向正反應反應方向移動；
減小壓強，化學平衡向逆反應反應方向移動。
減小
增大
2NO2(g) N2O4(g)
評價二
思考：
對于工業(yè)合成氨，為了提高NH3 的百分含量，可采用低壓還是高壓？
N (g)+3H (g) 2NH (g)
任務二：探討如何提高氨的百分含量
活動三
探究溫度對化學平衡的影響
實驗操作：把二氧化氮球（NO2和N2O4的混合氣體）的一端浸泡在熱水中，另一端浸泡在冷水中。觀察氣體顏色的變化。
結(jié)論3
其他條件不變的情況下：
升高溫度，化學平衡向 反應方向移動；
降低溫度，化學平衡向 反應方向移動。
其他條件不變的情況下：
升高溫度，化學平衡向逆反應反應方向移動；
降低溫度，化學平衡向正反應反應方向移動。
吸熱
放熱
2NO2(g) N2O4(g) ΔH＜0
評價三
思考：
對于工業(yè)合成氨，為了提高NH3 的百分含量，可采用低溫還是高溫？
N (g)+3H (g) 2NH (g) ΔH=-92.4kJ/mol
任務二：探討如何提高氨的百分含量
活動四
分析催化劑對化學平衡的影響
思考：加入催化劑會使化學平衡發(fā)生移動嗎？
催化劑可以同等程度地改變正、逆反應速率，因此對化學平衡的移動沒有影響，但可以改變反應達到平衡所需的時間。
評價四
思考：
對于工業(yè)合成氨，加入催化劑能否增大NH3的百分含量？
N (g)+3H (g) 2NH (g)
整理與歸納
改變反應條件 化學平衡移動方向 移動規(guī)律
增大反應物濃度 向正反應方向
減小反應物濃度 向逆反應方向
增大壓強 向氣體體積縮小方向
減小壓強 向氣體體積增大方向
升高溫度 向吸熱反應方向
降低溫度 向放熱反應方向
向反應物濃度減少的方向
向反應物濃度增大的方向
向壓強減小的方向
向壓強增大的方向
向溫度降低的方向
向溫度升高的方向
總結(jié)
如果改變影響平衡的一個因素（如溫度、壓強及參加反應的物質(zhì)的濃度），平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動。
這就是勒夏特列原理，也稱化學平衡移動原理。
勒夏特列
勒夏特列原理
（1850—1936）
實際工業(yè)
自1784年發(fā)現(xiàn)氨以后，人們一直在研究如何利用化學反應由氮氣和氫氣合成氨，但直到1913年才實現(xiàn)了合成氨的工業(yè)化生產(chǎn)，經(jīng)過研究人員的努力，幾十年后建造了日產(chǎn)氨1000頓的大型裝置。
發(fā)展
現(xiàn)代工藝發(fā)展之一：有兩位希臘化學家發(fā)明在常壓下把氫氣和用氨稀釋的氮氣分別通人一個加熱到570℃的電解池中,氫和氮在電極上就合成了氨，而且轉(zhuǎn)化率達到78%
現(xiàn)代工藝發(fā)展之二：利用生物燃料電池原理研究室溫下條件溫和氨的合成法,電池工作時MW'/MV"在電極與酶之間傳遞電子。
現(xiàn)代工藝發(fā)展之三：2016年,中國科學院大連化學物理研究所的氫化物材料化學研究團隊提出了一種以堿(土)金屬亞氨基化合物為氮載體的低溫化學合成氨技術(shù)，可在常壓和 100C的條件下實現(xiàn)氨的合成。在 250℃下,該過程的產(chǎn)氨速率約大于高活性Cs-Ru/Mg0 催化過程一個數(shù)量級。這是近年來合成氨反應研究中的重要突破,為發(fā)展節(jié)能的催化劑提供了新的思路
科學發(fā)展一直在路上！

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