资源简介 (共47张PPT)第二章复习高二年级化学产量高速度快化学平衡化学反应速率浓度压强温度压强浓度温度催化剂接触面积在化工生产中通过控制条件达到最佳生产效益2009-2018年中国硫酸产量情况硫酸享有化学工业之母的美誉,是化工生产中的重要原料,你知道它有哪些用途吗?生产一吨常用化工产品的硫酸消耗量(单位:千克)化工产品化肥(磷铵)农药(1059乳剂)冶金(钢)冰晶石粘胶纤维塑料(聚四氟乙烯)硫酸消耗量14001500发烟硫酸30~50235412001300任务1:利用合适的原料设计工业合成硫酸的路线。世界硫酸生产的原料构成硫磺(S)黄铁矿(FeS2)其它65%16%19%(有色冶金烟气占3/4)黄铁矿主要成分是FeS2,黄铁矿还含有Cu、Zn、Pb、As、Se等元素。4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2高温H2SO4SO3SO2黄铁矿(FeS2)催化剂2SO2+O22SO3SO3+H2OH2SO4O2O2H2O任务1:利用合适的原料设计工业合成硫酸的路线。化学反应速率影响因素接触面积温度浓度压强催化剂任务2:分析实际生产中通过哪些方法增大该反应化学反应速率。高温4FeS2(s)+11O2(g)2Fe2O3(s)+8SO2(g)ΔH<0任务2:分析实际生产中通过哪些方法增大该反应化学反应速率。不使用催化剂催化剂信息1升高温度温度常压压强高温4FeS2(s)+11O2(g)2Fe2O3(s)+8SO2(g)ΔH<0设备:沸腾炉粉碎后的黄铁矿强大的空气流炉渣炉气任务2:分析实际生产中通过哪些方法增大该反应化学反应速率。信息2浓度空气流速高温4FeS2(s)+11O2(g)2Fe2O3(s)+8SO2(g)ΔH<0设备:沸腾炉粉碎后的黄铁矿强大的空气流炉渣炉气任务2:分析实际生产中通过哪些方法增大该反应化学反应速率。信息2增大接触面积空气流速固体物料粉碎气固进料方式高温4FeS2(s)+11O2(g)2Fe2O3(s)+8SO2(g)ΔH<0化学反应速率影响因素接触面积温度浓度压强催化剂不使用升高温度空气流速固体物料粉碎气固进料方式常压小结:焙烧黄铁矿的过程中增大化学反应速率的方法。空气流速思考:从沸腾炉出来的炉气可能含有哪些物质?粉碎后的黄铁矿强大的空气流炉渣沸腾炉炉气粉碎后的黄铁矿强大的空气流炉渣沸腾炉炉气炉气中含有SO2、O2、N2、水蒸气以及一些杂质,如As、Se等的化合物和矿尘等。任务3:为二氧化硫的催化氧化反应选择最佳反应条件。思考:请写出该可逆反应的化学平衡常数表达式。Kc2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)任务3:为二氧化硫的催化氧化反应选择最佳反应条件。在化学平衡体系中,也常常用各气体物质的分压替代浓度计算化学平衡常数(Kp)。2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)请根据下表中化学平衡常数数据判断该反应的热效应。2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)二氧化硫催化氧化反应的平衡常数KP温度/℃KP温度/℃KP温度/℃KP400410425450442.0345.5241.4137.447550052555081.2549.7831.4820.4957560062565013.709.3756.5704.680ΔH<0任务3:为二氧化硫的催化氧化反应选择最佳反应条件。增大化学反应速率使用催化剂升高温度增大压强增大反应物浓度增大接触面积……2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)化学反应速率ΔH<0理论分析化学平衡任务3:为二氧化硫的催化氧化反应选择最佳反应条件。增大化学反应速率使用催化剂升高温度增大压强增大反应物浓度增大接触面积……2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)化学反应速率ΔH<0理论分析化学平衡增大平衡转化率化学平衡正向移动任务3:为二氧化硫的催化氧化反应选择最佳反应条件。增大化学反应速率使用催化剂升高温度增大压强增大反应物浓度增大接触面积……2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)增大反应物浓度、减小生成物浓度降低温度增大压强化学反应速率ΔH<0理论分析化学平衡增大平衡转化率任务3:为二氧化硫的催化氧化反应选择最佳反应条件。2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)活化能209kJ/mol1000℃活化能90kJ/mol430℃钒催化剂ΔH<0任务3:为二氧化硫的催化氧化反应选择最佳反应条件。在实际生产中,经过净化处理后的原料气,在接触室中使用V2O5作催化剂,在475℃时的化学反应速率比不用催化剂时提高了1.6×108倍。催化剂理论:加入催化剂实际:加入催化剂2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH<0钒催化剂活性物质:V2O5载体:硅藻土助催化剂:K2SO4等As2O3和SeO2等物质会使催化剂失去活性。催化剂2SO2+O22SO3除尘洗涤干燥炉渣沸腾炉炉气炉气中含有SO2、O2、N2、水蒸气以及一些杂质,如As、Se等的化合物和矿尘等等。任务3:为二氧化硫的催化氧化反应选择最佳反应条件。增大化学反应速率使用催化剂升高温度增大压强增大反应物浓度增大接触面积……2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)增大反应物浓度、减小生成物浓度降低温度增大压强化学反应速率ΔH<0理论分析化学平衡增大平衡转化率催化剂任务3:为二氧化硫的催化氧化反应选择最佳反应条件。不同温度、压强下二氧化硫的平衡转化率2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)催化剂ΔH<0任务3:为二氧化硫的催化氧化反应选择最佳反应条件。2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)催化剂ΔH<0不同温度、压强下二氧化硫的平衡转化率温度理论:速率角度-高温平衡角度-低温实际:400℃~500℃任务3:为二氧化硫的催化氧化反应选择最佳反应条件。增大化学反应速率使用催化剂升高温度增大压强增大反应物浓度增大接触面积……2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)增大反应物浓度、减小生成物浓度降低温度增大压强化学反应速率ΔH<0理论分析化学平衡增大平衡转化率催化剂不同温度、压强下二氧化硫的平衡转化率2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)催化剂ΔH<0温度不变时,该反应中二氧化硫的平衡转化率随压强增大而增大,但是变化幅度小。任务3:为二氧化硫的催化氧化反应选择最佳反应条件。不同温度、压强下二氧化硫的平衡转化率2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)催化剂ΔH<0压强理论:高压实际:常压任务3:为二氧化硫的催化氧化反应选择最佳反应条件。400℃~500℃催化剂2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH<0常压任务3:为二氧化硫的催化氧化反应选择最佳反应条件。接触室净化后的气体催化剂层在这个工业过程中通过哪些工艺技术实现最佳条件?SO3等气体400℃~500℃催化剂2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH<0常压预热后的气体接触室净化后的气体催化剂层SO3等气体400℃~500℃催化剂2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH<0常压预热后的气体1.利用反应放出的热量预热反应物,既充分利用能源,又使反应设备中保持温度恒定。2.两次接触催化剂层,增大反应速率。3.及时分离生成的SO3。任务4:为三氧化硫与水反应设计反应装置,并说明设计的依据。SO3+H2OH2SO4ΔH<0SO3+H2OH2SO4ΔH<0化学反应速率影响因素接触面积温度浓度压强催化剂任务4:为三氧化硫与水反应设计反应装置,并说明设计的依据。SO3+H2OH2SO4ΔH<0任务4:为三氧化硫与水反应设计反应装置,并说明设计的依据。三氧化硫与水反应,放出大量的热,用水或稀硫酸吸收三氧化硫易形成硫酸酸雾,酸雾的形成减小三氧化硫与水的接触面积。SO3等气体水吸收塔SO3等气体SO3+H2OH2SO4ΔH<0浓硫酸任务4:为三氧化硫与水反应设计反应装置,并说明设计的依据。填满瓷环,使液体和气体接触面积增大。吸收塔硫酸浓度太低,会因水蒸气分压增高形成酸雾;硫酸浓度太高,则液面上SO3分压较高,难以保证吸收率达到99%,温度相同时,98%的硫酸吸收率最佳。SO3吸收率与硫酸浓度和温度的关系思考:实际工业生产中一般采用的温度为60℃左右,可能的原因是什么?SO3吸收率与硫酸浓度和温度的关系温度越低越有利于三氧化硫吸收,温度在60℃左右时,其吸收率已超过99%,继续降低温度,对提高吸收率的意义不大,却会降低化学反应速率。SO3等气体98%硫酸发烟硫酸任务4:为三氧化硫与水反应设计反应装置,并说明设计的依据。SO3+H2OH2SO4ΔH<0稀释作吸收剂的98%硫酸是用发烟硫酸经稀释后循环使用的,由于吸收塔中反应放热,发烟硫酸温度较高,将其温度降低得越多,成本就会越高。吸收塔反应阶段原理分析工艺技术焙烧黄铁矿加快化学反应速率高温、黄铁矿粉碎、强大空气流、气固逆流进料方式。二氧化硫催化氧化加快化学反应速率增大平衡转化率上下两层催化剂,温度400℃~500℃、热交换、及时分离三氧化硫。三氧化硫吸收加快化学反应速率98%浓硫酸吸收、温度60℃、反应物逆流进料方式、安装瓷环。工业适宜条件的选择,必须全面考虑问题,既注意外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的一致性,又要注意其矛盾性,同时兼顾催化剂的活性对温度的限制,还需要考虑到成本问题,理论联系实际。小结硫酸工业生产中,SO2催化氧化生成SO3:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)某温度下,向体积为2?L的恒容密闭容器中充入2.0?molSO2和1.0?molO2,反应进行到10分钟末,测得容器压强为反应前的80%。用SO2浓度减少表示该反应的化学反应速率应为。练习:解:设从起始到10min末SO2变化的物质的量为x。起始物质的量/mol变化物质的量/mol10min后物质的量/mol210xxx2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)2x1xxx(x)x21=80%x=1.2molv=ΔcΔt=0.610=0.06mol/(L·min)2?L练习:硫酸生产中,SO2催化氧化生成SO3:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)某温度下,SO2平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。将2molSO2和1molO2置于5L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.1MPa。计算反应在该温度下的平衡常数K=。起始物质的量/mol变化物质的量/mol平衡时物质的量/mol2101.60.81.62SO2(g)+O2(g)2SO3(g)0.40.21.6解:转化SO2的物质的量2mol×α(SO2)mol400练习:硫酸生产中,SO2催化氧化生成SO3:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)某温度下,SO2平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。将2molSO2和1molO2置于5L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.1MPa。计算反应在该温度下的平衡常数K=。400利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是工业上生产硫酸的关键步骤。已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)在某温度时,该反应的平衡常数K=,若在此温度下,向100L恒容密闭容器中,充入3.0molSO2、16.0molO2和3.0molSO3,则反应开始时正反应速率______逆反应速率(填“<”、“>”或“=”)。练习:>教案教学基本信息课题第二章复习学科化学学段:高中年级高二教材书名:《化学反应原理》出版社:人民教育出版社出版日期:2019年7月教学目标及教学重点、难点教学目标:引导学生运用化学反应速率的知识分析焙烧黄铁矿过程中反应条件的选择和生产工艺的设计;利用化学反应速率以及化学平衡的相关知识选择二氧化硫催化氧化过程中最佳反应条件;通过对三氧化硫吸收过程的分析,引导学生形成在真实问题解决过程中,拆解不同问题类型,综合运用学科知识,多角度解决真实问题的能力;体会化学学科知识在工业生产中的综合利用价值,认识到真实问题解决过程中理论方法和技术思想整合的必要性。评价目标:1.通过对焙烧黄铁矿过程中如何增大反应速率的讨论,诊断学生对化学反应速率的认识视角(内因视角、外因视角);2.通过对二氧化硫催化氧化最佳条件的选择,诊断学生对化学反应速率和化学平衡影响因素的综合分析能力(一致性、矛盾性);3.通过对三氧化硫吸收装置的设计,诊断学生对化学学科价值的认识水平(学科价值视角、学科和社会价值视角)。教学重点:化学反应速率和化学平衡影响因素教学难点:在实际生产中的应用化学反应反应速率和化学平衡的相关知识教学过程(表格描述)教学环节主要教学活动设置意图环节1引入【引入】化学反应速率和化学平衡对实际生产有指导作用。【活动】复习影响化学反应速率和化学平衡的因素;认识硫酸工业的重要性【素材】硫酸产量及原料来源通过对化学反应速率和化学平衡的复习,引导学生了解化学反应速率和化学平衡对工业生产的重要作用,激发学生的学习动机;能从基于物质转化视角明确硫酸生产的基本环节。环节2焙烧黄铁矿过程中的化学反应速率问题【问题】分析实际生产中通过哪些方法增大该反应化学反应速率。【讲解】加快化学反应速率的方法【素材】黄铁矿中硫的烧出率随时间变化图【活动】信息中体现了哪些条件改变加快速率,为什么没有选择高压和加入催化剂。化学反应速率影响因素的运用;感受理论与技术相结合对实际工业生产的贡献【素材】焙烧黄铁矿设备图【活动】分析实际生产中的工艺设计是如何加快化学反应速率的环节3二氧化硫催化氧化最佳条件的选择【问题】为二氧化硫的催化氧化反应选择最佳反应条件。【素材】压强平衡常数随温度变化数据表【活动】认识二氧化硫催化氧化的特殊性-可逆反应,写出该反应平衡常数表达式,认识压强平衡常数,利用压强平衡常数判断反应热。能运用外界条件对化学平衡以及化学反应速率的影响规律,讨论化学反应条件的选择和优化;提升数据信息的分使用能力,体会实际生产数据与理论预测结果的一致和差异;通过讨论,认识到生产中通过提高速率和加大限度的方式实现生产效益最大化。【活动】在对二氧化硫催化氧化反应有深入认识后对二氧化硫催化氧化最佳条件选择进行理论分析。【素材】钒催化剂对反应活化能的影响;钒催化剂的成分及功能;不同温度、压强下二氧化硫的平衡转化率【问题】温度和压强对该反应的化学反应速率和化学平衡的影响是否相同?【活动】根据所给数据认识实际生产中所需要的温度和压强条件是由那些原因决定的【素材】接触室设备图【问题】在这个工业过程中通过哪些工艺技术实现最佳条件?【活动】讨论具体工艺技术如何实现最佳条件环节4三氧化硫吸收装置的设计【素材】吸收塔;三氧化硫吸收率与硫酸浓度和温度的关系【活动】为三氧化硫与水反应设计反应装置,说明设计的依据,根据所给数据理解实际生产中综合多方面因素选择适合条件【总结】工业适宜条件的选择,必须全面考虑问题,既注意外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的一致性,又要注意其矛盾性,同时兼顾催化剂的活性对温度的限制,还需要考虑到成本问题,理论联系实际。分析化学反应、调控化学反应思路的综合运用,解决实际问题,学以致用,体现学科与社会价值。环节5应用【活动】练习①化学反应速率②平衡常数③平衡常数应用复习第二章知识中的定量问题。高中化学人教版选修五第二章复习教案【学习目标】通过焙烧黄铁矿过程中反应条件的选择和生产工艺的设计分析落实化学反应速率知识;通过对二氧化硫催化氧化过程中最佳反应条件的选择落实化学反应速率以及化学平衡的相关知识;3.通过三氧化硫吸收过程的分析形成在真实问题解决过程中,拆解不同问题类型,综合运用学科知识,多角度解决真实问题的能力;4.体会化学学科知识在工业生产中的综合利用价值,认识到真实问题解决过程中理论方法和技术思想整合的必要性。【课前预习任务】复习人教版选修4《化学反应原理》第二章化学反应速率和化学平衡的相关内容,思考:化学反应速率和化学平衡在实际生活中有哪些应用?【课上学习任务】任务1:利用合适的原料设计工业合成硫酸的路线。任务2:分析实际生产中通过哪些方法增大该反应化学反应速率。任务3:为二氧化硫的催化氧化反应选择最佳反应条件。任务4:为三氧化硫与水反应设计反应装置,并说明设计的依据。任务5:学以致用,应用练习。【课后作业】选择题1.在2L的密闭容器中,发生以下反应2A(g)+B(g)??2C(g)+D(g)。若最初加入的A和B都是4mol,在前10sA的平均反应速率为0.12mol/(L·s),则10s时,容器中B的物质的量是( )A.1.6molB.2.8molC.2.4molD.1.2mol2.某温度时,反应SO2(g)+O2(g)??SO3(g)的平衡常数K=50。在同一温度下,反应2SO3(g)??2SO2(g)+O2(g)的平衡常数K1应为( )A.2500 B.100 C.4×10-4 D.2×10-23.体积相同的甲、乙两个容器中,分别都充有等物质的量的SO3,在相同温度下发生反应:2SO3(g)2SO2(g)+O2(g),并达到平衡。在这个过程中,甲容器保持体积不变,乙容器保持压强不变,若甲容器中SO3的转化率为p%,则乙容器中SO3的转化率( )A.等于p%B.大于p%C.小于p%D.无法判断4.在某容积一定的密闭容器中,有下列可逆反应2A(g)+B(g)xC(g),反应曲线(T表示温度,p表示压强,C%表示C的体积分数)如图Ⅰ、Ⅱ所示,试判断下列说法正确的是( )A.x=2B.该反应是吸热反应C.p3>p4,y轴表示B的转化率D.p3<p4,y轴表示混合气体的密度5.下列对化学平衡移动的分析不正确的是( )①已达到平衡的反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),当增加反应物的物质的量时,平衡一定向正反应方向移动②已达到平衡的反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),当增大N2的浓度时,平衡向正反应方向移动,N2的转化率一定升高③2.0molPCl3和1.0molCl2充入恒容的密闭容器中,发生反应:PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g),达到平衡时,PCl5为0.40mol,如果此时移走1.0molPCl3和0.50molCl2,在相同温度下再达到平衡时PCl5的物质的量应大于0.20mol而小于0.40mol④有气体参加的反应达到平衡时,在恒压反应器中充入稀有气体,平衡不会发生移动A.①④B.①②③C.②③④D.①②③④二.填空题1.在一个容积不变的密闭容器中充入一定量A和B,发生反应:xA(g)+2B(s)yC(g) ΔH<0。在一定条件下,容器中A、C的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。请回答下列问题:(1)用A的浓度变化表示该反应0~10min内的平均反应速率v(A)=___________。(2)根据图示可确定x∶y=______________。(3)0~10min容器内压强________(填“变大”“变小”或“不变”)。(4)推测第10min引起曲线变化的反应条件可能是______;第16min引起曲线变化的反应条件可能是________(填序号)。①减压 ②增大A的浓度 ③增大C的量 ④升温 ⑤降温 ⑥加催化剂2.一定温度下,在容积固定的VL密闭容器中加入nmolA、2nmolB,发生反应:A(g)+2B(g)2C(g) ΔH<0,反应达平衡后测得平衡常数为K,此时A的转化率为x。(1)一段时间后上述反应达到平衡。则下列说法中正确的是______(填字母)。A.物质A、B的转化率之比为1:2B.起始时刻和达到平衡后容器中的压强之比为3n:(3n-nx)C.当2v正(A)=v逆(B)时,反应一定达到平衡状态D.充入惰性气体(如Ar),平衡向正反应方向移动(2)K和x的关系满足K=______________。在保证A浓度不变的情况下,扩大容器的体积,平衡____________(填字母)。A.向正反应方向移动B.向逆反应方向移动C.不移动(3)该反应的逆反应速率与时间的关系如图所示。①由图可知,反应在t1、t3、t7时都达到了平衡,而t2、t8时都改变了一种条件,试判断改变的条件:t2时____________________________;t8时____________________________。②t2时平衡向______(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。③若t4时降压,t5时达到平衡,t6时增大反应物的浓度,请在图中画出t4~t6时逆反应速率与时间的关系曲线。【课后作业参考答案】一、1.B2.C3.B4.C5.D二、1.解析 (1)v(A)==0.02mol·L-1·min-1。(2)根据图像分析及物质变化的物质的量之比等于化学计量数之比得知,x:y=1:2。(3)根据(2)得知,正反应是气体体积增大的反应,故反应正向进行时,体系压强变大。(4)10min后化学反应速率加快直到达到化学平衡状态,反应条件可能为升温或加催化剂,故选④⑥。16min后是化学平衡逆向移动,结合正反应是放热反应,故改变的条件可能是升温,故选④。答案 (1)0.02mol·L-1·min-1 (2)1:2 (3)变大 (4)④⑥ ④2.解析 (1)转化率=变化量/起始量,故A、B的转化率相等,A项错误;A(g) + 2B(g) 2C(g)n(始)(mol)n2n0n(转)(mol)nx2nx2nxn(平)(mol)n-nx2n-2nx2nxp1:p2=(n+2n):[(n-nx)+(2n-2nx)+2nx]=3n:(3n-nx),B项正确;C项说明正、逆反应速率相等,可判断反应达到平衡,正确;D项充入Ar,反应物浓度并没改变,所以平衡不移动,错误。(2)该反应达到平衡时,平衡常数K=c2(C)/[c(A)·c2(B)]。扩大容器体积时,c(B)和c(C)等比例减小,由于A的浓度不变,此时c2(C)/[c(A)·c2(B)]的值仍然等于K,所以平衡不移动。(3)纵坐标只表示v逆,为了便于求解,在解题时可把v正补上,t2时平衡逆向移动,改变的条件可以是升温或增大C的浓度;t8时平衡不移动,改变的条件是使用了催化剂。答案 (1)BC (2) C (3)①升温或增大C的浓度 使用催化剂 ②逆反应③ 展开更多...... 收起↑ 资源列表 高中化学人教版选修五第二章复习学案.docx 高中化学人教版选修五第二章复习教案.docx 高中化学人教版选修五第二章复习课件(47张ppt).pptx