【学案导学设计】2014-2015学年高中化学 2.4 化学反应条件的优化 工业合成氨学案 鲁科版选修4VIP专享

第 4 节 化学反应条件的优化——工业合成氨[学习目标定位] 1.能做到应用化学反应速率和化学平衡原理，选择合成氨的适宜条件。2.体会应用化学原理选择化工生产条件的思路和方法。影响化学反应速率和化学平衡的重要因素：化学反应速率化学平衡温度温度越高，反应速率越大升高温度，平衡向吸热方向移动气体压强压强越大，反应速率越大增大压强，平衡向气态物质系数减小的方向移动催化剂正催化剂加快反应速率；受温度影响较大催化剂对平衡移动无影响浓度反应物浓度越大，反应速率越大增大反应物浓度，平衡正向移动探究点一 合成氨反应的限度、速率1．合成氨反应是一个可逆反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。已知 298 K 时：ΔH＝－92.2 kJ·mol－1；ΔS＝－198.2 J·mol－1·K－1。请根据正反应的焓变和熵变分析 298 K 下合成氨反应能否自发进行？答案 假设 ΔH 和 ΔS 不随温度变化，由 ΔH－TΔS＝－92.2 kJ·mol－1－T×(－198.2 J·mol－1·K－1)/1 000 J·kJ－1<0 能自发，得 T<465.2 K。故 298 K 下合成氨反应能自发进行。 2．利用化学平衡移动的知识分析什么条件有利于氨的合成？答案 合成氨反应的特点有①可逆反应；②常温下的自发的反应；③正反应气态物质系数减小；④正反应是放热反应。降低温度、增大压强有利于化学平衡向生成氨的方向移动，且N2、H2体积比为 1∶3 时平衡混合物中氨的含量最高。3．利用条件对反应速率的影响分析。(1)利用升高温度、增大压强、增大反应物浓度、使用催化剂来提高合成氨反应的速率。(2)实验研究表明，在特定条件下，合成氨反应的速率与反应中各物质浓度的关系为 v＝kc(N2)c1.5(H2)c－1(NH3)，根据关系式分析：① 各物质的浓度对反应速率的影响是合成氨反应的速率与氮气浓度的 1 次方成正比，与氢气浓度的 1.5 次方成正比，与氨气浓度的 1 次方成反比。② 可以采取增大 N2、 H 2 浓度，将氨及时从混合气中分离出去的措施来提高反应速率。(3)有、无催化剂对合成氨反应速率影响的对比条件Ea/kJ·mol－1k(催)/k(无)无催化剂335有催化剂1673.4×1012(700 K)说明了使用催化剂可以使合成氨反应的速率提高上万亿倍。[归纳总结]使 NH3生产得快和使 NH3生产得多的条件条件速率分析平衡分析压强高压高压温度高温低温催化剂使用无影响反应物的浓度增大浓度增大浓度[活学活用]1．能使合成氨反应进行程度增大的方法是( )A．升高温度 B．降低压强C．使用催化剂 D．及时分...