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(共18张PPT)
化学反应速率与化学平衡（整理与提升）
课前任务
梳理本章核心概念，围绕“认识化学反应”绘制思维导图
反应方向
反应限度
反应速率
反应历程
新视角
定量
定性
宏观
微观
课前任务
梳理本章核心概念，围绕“认识化学反应”绘制思维导图
聚焦热点
2020年9月，习近平总书记在第七十五届联合国大会上郑重宣布，中国将力争在2030年前碳达峰，2060年前实现碳中和。
中国科学院白春礼等人提出“液态阳光”方案，利用二氧化碳等生产液态醇类燃料。
任务一：选择合适的化学反应
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
2CO2(g)+4H2O(g) 2CH3OH(g)+3O2(g)
①
②
哪个反应更适用于生产甲醇？
反应 ΔH /（kJ·mol-1） ΔS /（J·mol-1·K-1）
① — 48.97 — 177.16
② + 1352.96 — 87.74
吸热、熵减反应 任何温度下难以自发
反应方向
任务二：理论分析 确定适宜条件
从生产甲醇的角度，确定适宜反应条件
反应限度
反应速率
（1）如何提高反应物平衡转化率？
（2）如何增大反应速率以提升生产效率？
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
浓度
压强
温度
催化剂
ΔH <0
任务二：理论分析 确定适宜条件
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
ΔH <0
平衡正向移动
加快反应速率
因素
浓度
温度
压强
催化剂
增大反应物浓度
使用
无影响
增大反应物浓度
或
减小生成物浓度
增大压强
增大压强
降低温度
升高温度
任务三：联系实际 多维调控反应
实际反应调控
（1）若应用于工业生产，还需考虑哪些问题？
压强对设备的要求
温度对催化剂影响
原料成本
节约能耗
……
物质循环
副反应
任务三：联系实际 多维调控反应
（2）根据以下数据，计算平衡常数，可说明什么？
528K时，向恒容反应塔中按照n(H2):n(CO2)=3:1投料，测得平衡时二氧化碳转化率为23%。
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
K=
=5.57×10-3
始
转
末
1
3
0
0
0.23
0.69
0.23
0.23
0.77
2.31
0.23
0.23
c(CH3OH)c(H2O)
c(CO2)c3(H2)
任务三：联系实际 多维调控反应
（2）根据以下数据，计算平衡常数，可说明什么？
528K时，向恒容反应塔中按照n(H2):n(CO2)=3:1投料，测得平衡时二氧化碳转化率为23%。
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
K=5.57×10-3
已知：室温下本反应 K=6.8×10-3
反应正向进行程度不理想，应更关注“效率”
任务三：联系实际 多维调控反应
（3）结合具体图表信息，分析反应条件。
图1. 不同投料比对甲醇产率的影响[1]
按反应系数比投料时产物含量最高
任务三：联系实际 多维调控反应
（3）结合具体图表信息，分析反应条件。
图1. 不同投料比对甲醇产率的影响[1]
考虑原料成本
副反应
CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
ΔH >0 ΔS >0
任务三：联系实际 多维调控反应
（3）结合具体图表信息，分析反应条件。
图2 图3 不同压强、温度对甲醇产率的影响[1]
为何随温度升高，产率先增高后减小？
“一定时间内的产率”
“平衡产率”
催化剂类型 催化剂名称 活性反应温度（K） 二氧化碳转化率
铜基（应用最广） Cu2+:Zn2+:Al3+ 543 24.5%
铟基 In2O3 573 3.7%
固溶体 ZnO/ZrO2/MgO 593 12.9%
贵金属 Rh-TiO2 623 66.0%
表1. 甲醇生产中常见催化剂[2]
任务三：联系实际 多维调控反应
（4）结合具体工业数据信息，确定具体反应条件（催化剂类型）。
任务三：联系实际 多维调控反应
（4）结合具体工业数据信息，确定具体反应条件。
项目 数值
精甲醇产量/（×104t·a-1） 10
热点温度/K 473-523
系统压力/MPa 8
新鲜气碳氢比 3：1
表2. 工业甲醇合成条件[3]
（5）分析工业生产流程中具体操作的意义。
任务三：联系实际 多维调控反应
物质循环
能量循环
图4 工业生产甲醇流程模拟图[4]
总结提升 显化思路
① 选择合适反应
② 理论分析
选择反应条件
③
考虑实际
多维关注综合优化
关注前沿 善用化学
推广甲醇汽车、支持甲醇汽车产业发展，加大工作力度，推动甲醇经济发展。
——工信部对十三届全国人大五次会议第2276号建议的答复

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