資源簡介

(共23張PPT)
第二章
化學反應(yīng)速率與化學平衡
第四節(jié)　化學反應(yīng)的調(diào)控
內(nèi)容索引
學習目標
活動方案
課堂反饋
學 習 目 標
認識化學反應(yīng)速率和化學平衡的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學研究領(lǐng)域中的重要作用。
活 動 方 案
工業(yè)合成氨是人類科學技術(shù)的一項重大突破，其反應(yīng)如下：
1. 原理分析。
根據(jù)合成氨反應(yīng)的特點，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？請?zhí)钕卤怼?br/>活動一：以合成氨為例探究合成氨工業(yè)生產(chǎn)的適宜條件
對合成氨的 影響 影響因素 濃度 溫度 壓強 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
綜合速率、平衡影響因素
增大反應(yīng)物濃度
升高溫度
增大壓強
使用催化劑
增大反應(yīng)物濃度、降低生成物濃度
降低溫度
降低溫度
催化劑不改變平
衡混合物組成
增大反應(yīng)物濃度、降低生成物濃度
適宜溫度
增大壓強
使用催化劑
2. 數(shù)據(jù)分析。
不同條件下，合成氨反應(yīng)達到化學平衡狀態(tài)時反應(yīng)混合物中NH3的體積分數(shù)(%)[V(N2)∶V(H2)＝1∶3]。
溫度/℃ NH3的體積分數(shù)(%) 0.1 MPa 10 MPa 20 MPa 30 MPa 60 MPa 100 MPa
200 15.3 81.5 86.4 89.9 95.4 98.8
300 2.2 52.0 64.2 71.0 84.2 92.6
400 0.4 25.1 38.2 47.0 65.2 79.8
500 0.1 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5
600 0.05 4.5 9.1 13.8 23.1 31.4
(1) 合成氨反應(yīng)為體積減小的反應(yīng)，實際生產(chǎn)中，目前我國的合成氨廠一般采用的壓強為10～30 MPa，其原因是什么？
【答案】 合成氨時壓強越大越好，但是，壓強越大，對材料的強度和設(shè)備的制造要求也就越高，需要的動力也越大，這將會大大增加生產(chǎn)投資，并可能降低綜合經(jīng)濟效益。
(2) 合成氨正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，低溫有利于提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，但實際工業(yè)生產(chǎn)中選定實際溫度為 400～500 ℃，工業(yè)上如此選擇的原因是什么？
【答案】 選擇相對較高的溫度會使化學反應(yīng)速率增大，達到平衡所需時間縮短，可以提高單位時間產(chǎn)量。鐵觸媒在500 ℃左右時活性最大，合成氨選擇400～500 ℃進行也能大大增大反應(yīng)速率。
(3) 有些雜質(zhì)能使催化劑中毒(因吸附或沉積毒物而使催化劑活性降低或喪失的過程)，工業(yè)生產(chǎn)中如何防止催化劑中毒？
【答案】 原料氣必須經(jīng)過凈化。
(4) 即使在500 ℃和30 MPa時，合成氨平衡混合物中氨的體積分數(shù)也只有26.4%，在不改變生產(chǎn)條件的前提下，你知道工業(yè)上是如何解決這一問題的嗎？
【答案】 采取冷卻的方法，使氣態(tài)氨變成液氨后及時從平衡混合物中分離出去；并將氨分離后的原料氣循環(huán)使用。
活動二：探究硫酸工業(yè)生產(chǎn)的適宜條件
溫度/℃ SO2轉(zhuǎn)化率/% 0.1 MPa 0.5 MPa 1 MPa 10 MPa
400 99.2 99.6 99.7 99.9
500 93.5 96.9 97.8 99.3
600 73.7 85.8 89.5 96.4
利用表中數(shù)據(jù)分析回答下列問題。
1. 硫酸工業(yè)采取常壓，你認為硫酸工業(yè)采取常壓的原因是什么？
【答案】 常壓下，SO2的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高。
2. 實際工業(yè)生產(chǎn)中選定實際溫度為400～500 ℃，工業(yè)上如此選擇的原因是什么？
【答案】 選擇相對較高的溫度會使化學反應(yīng)速率增大，達到平衡所需時間縮短，可以提高單位時間產(chǎn)量。催化劑在400～500 ℃時活性最大，選擇400～500 ℃進行也能大大增大反應(yīng)速率。
3. 生產(chǎn)硫酸的原料氣成分(體積分數(shù))為SO2：7%，O2：11%，N2：82%，工業(yè)上，原料氣的組成采用這樣的配比，你認為其化學原理是什么？
【答案】 可通過增加某些廉價的反應(yīng)物(O2)濃度的方法來提高成本反應(yīng)物(SO2)的轉(zhuǎn)化率。
4. 尾氣中的SO2必須回收，原因是什么？
【答案】 SO2釋放到空氣中會導(dǎo)致酸雨，應(yīng)該回收加以利用，同時可以防止污染空氣。
課 堂 反 饋
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①降低溫度　②增大壓強　③使用催化劑　④增大CO的濃度　⑤增大水蒸氣濃度
A. ①②③ B. ④⑤
C. ①⑤ D. 只有⑤
【答案】　C
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2.合成氨工業(yè)上采用循環(huán)操作主要是因為(　 　)
A. 增大反應(yīng)速率 B. 能提高NH3的平衡濃度
C. 降低NH3的沸點 D. 提高N2和H2的利用率
【答案】　D
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A. 高溫、高壓 B. 適宜的溫度、高壓、催化劑
C. 低溫、低壓 D. 高溫、高壓、催化劑
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【答案】　B
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4.在接觸法制硫酸的過程中，為了提高硫酸生產(chǎn)的經(jīng)濟效益，下列措施的正確組合是(　 　)
①使用催化劑　②增加FeS2的量　③鼓入過量的空氣　④用水吸收SO3　⑤用稀硫酸吸收SO3　⑥將合成的SO3與送入的SO2等氣體進入熱交換
A. ①③⑥ B. ①②③
C. ①②③④ D. ①③⑤⑥
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【答案】　A
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5.下列事實不能用勒夏特列原理來解釋的是(　 　)
A. 高壓有利于合成氨反應(yīng)
B. 500 ℃左右比室溫更有利于合成氨反應(yīng)
C. 及時將氨從平衡混合氣中液化分離有利于合成氨反應(yīng)
D. 工業(yè)接觸法制硫酸的過程中通入足量的空氣，可以提高SO2的轉(zhuǎn)化率
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【答案】　B
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A. 上述體系中加入苯，平衡不移動
B. 加入AgNO3溶液平衡向左移動
C. 可運用該反應(yīng)原理除去硫粉中少量的碘單質(zhì)
D. 實驗室配制碘水時，為增大碘單質(zhì)的溶解度可加入適量KI溶液
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【答案】　A
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壓強/kPa 13.33 53.32 101.3
K的沸點/ ℃ 590 710 770
Na的沸點/ ℃ 700 830 890
NaCl的沸點/ ℃ 1 437
KCl的沸點/℃ 1 465
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(1) 在常壓下金屬鉀轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)從反應(yīng)混合物中分離的最低溫度約為___________，而反應(yīng)的最高溫度應(yīng)低于___________。
(2) 制取鉀的過程中，為了提高原料的轉(zhuǎn)化率可以采取的措施有：______________________________________。
(3) 常壓下，當反應(yīng)溫度升高到900 ℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)可表示
為K＝______。
770 ℃
890 ℃
降低壓強或移去鉀蒸氣、適當升高溫度
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