资源简介

(共23张PPT)
第二章
化学反应速率与化学平衡
第四节　化学反应的调控
内容索引
学习目标
活动方案
课堂反馈
学 习 目 标
认识化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
活 动 方 案
工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，其反应如下：
1. 原理分析。
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？请填下表。
活动一：以合成氨为例探究合成氨工业生产的适宜条件
对合成氨的 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
提高平衡混合物中氨的含量
综合速率、平衡影响因素
增大反应物浓度
升高温度
增大压强
使用催化剂
增大反应物浓度、降低生成物浓度
降低温度
降低温度
催化剂不改变平
衡混合物组成
增大反应物浓度、降低生成物浓度
适宜温度
增大压强
使用催化剂
2. 数据分析。
不同条件下，合成氨反应达到化学平衡状态时反应混合物中NH3的体积分数(%)[V(N2)∶V(H2)＝1∶3]。
温度/℃ NH3的体积分数(%) 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) 合成氨反应为体积减小的反应，实际生产中，目前我国的合成氨厂一般采用的压强为10～30 MPa，其原因是什么？
【答案】 合成氨时压强越大越好，但是，压强越大，对材料的强度和设备的制造要求也就越高，需要的动力也越大，这将会大大增加生产投资，并可能降低综合经济效益。
(2) 合成氨正反应为放热反应，低温有利于提高反应物的转化率，但实际工业生产中选定实际温度为 400～500 ℃，工业上如此选择的原因是什么？
【答案】 选择相对较高的温度会使化学反应速率增大，达到平衡所需时间缩短，可以提高单位时间产量。铁触媒在500 ℃左右时活性最大，合成氨选择400～500 ℃进行也能大大增大反应速率。
(3) 有些杂质能使催化剂中毒(因吸附或沉积毒物而使催化剂活性降低或丧失的过程)，工业生产中如何防止催化剂中毒？
【答案】 原料气必须经过净化。
(4) 即使在500 ℃和30 MPa时，合成氨平衡混合物中氨的体积分数也只有26.4%，在不改变生产条件的前提下，你知道工业上是如何解决这一问题的吗？
【答案】 采取冷却的方法，使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去；并将氨分离后的原料气循环使用。
活动二：探究硫酸工业生产的适宜条件
温度/℃ SO2转化率/% 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
利用表中数据分析回答下列问题。
1. 硫酸工业采取常压，你认为硫酸工业采取常压的原因是什么？
【答案】 常压下，SO2的转化率已经很高。
2. 实际工业生产中选定实际温度为400～500 ℃，工业上如此选择的原因是什么？
【答案】 选择相对较高的温度会使化学反应速率增大，达到平衡所需时间缩短，可以提高单位时间产量。催化剂在400～500 ℃时活性最大，选择400～500 ℃进行也能大大增大反应速率。
3. 生产硫酸的原料气成分(体积分数)为SO2：7%，O2：11%，N2：82%，工业上，原料气的组成采用这样的配比，你认为其化学原理是什么？
【答案】 可通过增加某些廉价的反应物(O2)浓度的方法来提高成本反应物(SO2)的转化率。
4. 尾气中的SO2必须回收，原因是什么？
【答案】 SO2释放到空气中会导致酸雨，应该回收加以利用，同时可以防止污染空气。
课 堂 反 馈
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①降低温度　②增大压强　③使用催化剂　④增大CO的浓度　⑤增大水蒸气浓度
A. ①②③ B. ④⑤
C. ①⑤ D. 只有⑤
【答案】　C
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2.合成氨工业上采用循环操作主要是因为(　 　)
A. 增大反应速率 B. 能提高NH3的平衡浓度
C. 降低NH3的沸点 D. 提高N2和H2的利用率
【答案】　D
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A. 高温、高压 B. 适宜的温度、高压、催化剂
C. 低温、低压 D. 高温、高压、催化剂
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【答案】　B
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4.在接触法制硫酸的过程中，为了提高硫酸生产的经济效益，下列措施的正确组合是(　 　)
①使用催化剂　②增加FeS2的量　③鼓入过量的空气　④用水吸收SO3　⑤用稀硫酸吸收SO3　⑥将合成的SO3与送入的SO2等气体进入热交换
A. ①③⑥ B. ①②③
C. ①②③④ D. ①③⑤⑥
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【答案】　A
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5.下列事实不能用勒夏特列原理来解释的是(　 　)
A. 高压有利于合成氨反应
B. 500 ℃左右比室温更有利于合成氨反应
C. 及时将氨从平衡混合气中液化分离有利于合成氨反应
D. 工业接触法制硫酸的过程中通入足量的空气，可以提高SO2的转化率
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【答案】　B
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A. 上述体系中加入苯，平衡不移动
B. 加入AgNO3溶液平衡向左移动
C. 可运用该反应原理除去硫粉中少量的碘单质
D. 实验室配制碘水时，为增大碘单质的溶解度可加入适量KI溶液
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【答案】　A
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压强/kPa 13.33 53.32 101.3
K的沸点/ ℃ 590 710 770
Na的沸点/ ℃ 700 830 890
NaCl的沸点/ ℃ 1 437
KCl的沸点/℃ 1 465
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(1) 在常压下金属钾转变为气态从反应混合物中分离的最低温度约为___________，而反应的最高温度应低于___________。
(2) 制取钾的过程中，为了提高原料的转化率可以采取的措施有：______________________________________。
(3) 常压下，当反应温度升高到900 ℃时，该反应的平衡常数可表示
为K＝______。
770 ℃
890 ℃
降低压强或移去钾蒸气、适当升高温度
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