精选山东省乐陵市高中化学第二章化学反应的方向限度与速率2.4化学反应条件的优化__工业合成氨学案无答案鲁

高中化学第2章化学反应的方向、限度与速率2.4 化学反应条件的优化——工业合成氨教案鲁科版选修4编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（高中化学第2章化学反应的方向、限度与速率2.4 化学反应条件的优化——工业合成氨教案鲁科版选修4）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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化学反应条件的优化——工业合成氨教学目标知识与技能:1.了解如何应用化学反应速率和化学平衡原理分析合成氨的适宜条件；2.了解应用化学反应原理分析化工生产条件的思路和方法，体验实际生产条件的选择与理论分析的差异；3.通过对合成氨适宜条件的分析，认识化学反应速率和化学平衡的控制在工业生产中的重要作用。

过程与方法：在化学反应的方向、限度、速率等理论为指导的基础上带领学生选择适宜的反应条件,引导学生考虑合成氨生产中动力、设备、材料生产效率等因素，寻找工业合成氨生产的最佳条件.情感、态度与价值观：认识化学反应原理在工业生产中的重要作用，提升学生对化学反应的价值的认识，从而赞赏化学科学对个人生活和社会发展的贡献。

教学重点：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。

教学难点：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。

教学过程：【提问】影响化学反应速率和化学平衡的重要因素有哪些？【学生】回答【注意】催化剂只能改变化学反应速率，不能改变化学平衡状态。

【教师】今天这节课我们就看看如何利用化学反应的有关知识将一个化学反应实现工业化,我们以工业合成氨为例.首先我们看看合成氨的有关背景。

第4节化学反应条件的优化—工业合成氨发展目标体系构建1.结合生产实例，讨论化学反应条件的选择和优化，形成从限度、速率、能耗的多角度综合调控化学反应的基本思路，发展“绿色化学”的观念和辩证思维的能力。

2.能运用温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响规律解释生产、生活、实验室中的实际问题。

1．合成氨反应的限度(1)反应原理N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.2 kJ·mol－1，ΔS＝－198.2 J·K－1·mol－1。

(2)反应特点(3)影响因素①外界条件：降低温度、增大压强，有利于化学平衡向生成氨的方向移动。

②投料比：温度、压强一定时，N2、H2的体积比为1∶3时平衡混合物中氨的含量最高。

微点拨：合成氨反应中，为了提高原料转化率，常采用将未能转化的N2、H2循环使用的措施。

2．合成氨反应的速率(1)提高合成氨反应速率的方法(2)浓度与合成氨反应速率之间的关系在特定条件下，合成氨反应的速率与参与反应的物质的浓度的关系式为v＝kc(N2)·c1.5(H2)·c－1(NH3)，由速率方程可知：增大N2或H2的浓度，减小NH3的浓度，都有利于提高合成氨反应的速率。

微点拨：温度升高k值增加，会加快反应速率；同时加入合适的催化剂能降低合成氨反应的活化能，使合成氨反应的速率提高。

3．合成氨生产的适宜条件(1)合成氨反应适宜条件分析工业生产中，必须从反应速率和反应限度两个角度选择合成氨的适宜条件，既要考虑尽量增大反应物的转化率，充分利用原料，又要选择较快的反应速率，提高单位时间内的产量，同时还要考虑设备的要求和技术条件。

(2)合成氨的适宜条件序号影响因素选择条件1 温度反应温度控制在700_K左右2 物质的量N2、H2投料比1∶2.83 压强1×107～1×108 Pa4 催化剂选择铁做催化剂5 浓度使气态NH3变成液态NH3并及时分离出去，同时补充N2、H2(3)合成氨的生产流程的三阶段1．判断对错(对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”。

第二章化学反应的方向、限度与速率本部分知识网络(一)化学反应的方向1、化学反应方向与反应热效应的关系多数能自发进行的化学反应为放热反应，但很多放热反应也需要加热或点燃才能使反应发生。

同时有不少吸热反应能自发进行。

2、焓变与熵变对反应方向的影响ΔH－TΔS＜0 反应能自发进行；ΔH－TΔS＝0 反应达到平衡状态；ΔH－TΔS＞0 反应不能自发进行。

结论：在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向ΔH－TΔS＜0的方向进行，直至达到平衡状态。

(二)化学反应的限度1、化学反应平衡常数化学反应：aA＋bB cC＋dD平衡常数(1)平衡常数的大小表示反应的限度：K越大，反应进行得越完全。

(2)根据平衡常数可判断反应是否达到平衡状态。

2、化学平衡(1)化学平衡的概念化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应里正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。

(2)化学平衡的特征①逆：研究的对象是可逆反应②等：正反应速率等于逆反应速率③动：化学平衡是动态平衡，当反应达到平衡时，正反应和逆反应都仍在继续进行④定：反应混合物中，各组分的浓度不变⑤变：化学平衡状态是有条件的，暂时的、相对的，改变影响平衡的条件，平衡就会被破坏，并逐步达到新的平衡。

(3)化学平衡的移动影响化学平衡的条件①浓度：增大反应物(或减小生成物)浓度，平衡向正反应方向移动。

具体是比较平衡常数K c和浓度商Q c的关系。

②压强：增大(或减小)压强，平衡向气体体积减小(或扩大)的方向移动。

③温度：升高(或降低)温度，平衡向吸热(或放热)方向移动，温度对平衡移动的影响，原因是改变了化学平衡常数。

④催化剂：对化学平衡状态无影响总结：平衡移动原理①平衡移动原理(勒夏特列原理)：如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度)，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。

②注意事项：a、此原理使用的前提是已达平衡的体系；b、平衡移动的结果是“减弱”影响，而非“清除”影响；c、当同时改变几个影响平衡的条件时，勒夏特列原理对每个条件来说仍适用，但实际移动方向是多个条件综合影响的结果。

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第二章化学反应的方向、限度与速率复习2【知识梳理】六、化学反应速率1、定义：单位时间里反应物浓度或生成物浓度的变化量 .2、公式：3、单位：注意：（1）化学反应速率之比等于之比,故同一反应用不同物质表示的化学反应速率数值可能不同,但表示的意义相同,因此必须指明具体物质。

（2）在比较同一化学反应在不同条件下的反应速率时，用不同物质表示的化学反应速率数值可能不同，所以须转化为的速率 ,然后进行比较。

（3）此处所求反应速率为平均速率，不是瞬时速率，均用正值表示.七、影响反应速率的条件1、浓度：增大反应物浓度，速率①反应速率与浓度的定量关系式是通过测定的，与方程式的系数无确定关系。

②反应速率常数是表示，与无关,但受、、等因素影响。

③反应速率常数越大，反应速率。

2、压强:对于只涉及的反应，压强的改变对几乎无影响，因此对化学反应速率。

3、温度：近似规律：对于在溶液中发生的反应，温度每升高10K，反应速率增加到原来的①升温可以提高反应物分子的能量，增大反应物间的碰撞频率，增大反应物分子形成过渡态的比例，因此可以加快化学反应的速率。

②由于反应的活化能不同，所以温度对反应速率的的影响不同。

4、催化剂：①催化剂能反应速率而在反应前后本身的和不变.②催化剂通过改变反应历程、反应的活化能来提高反应速率。

第二章化学反应的方向、限度于速率知识网络综合应用探究点一：化学反应速率（1）化学反应速率的计算公式为v=△c/△t，在同一反应中选用不同的物质表示反应的速率，其数值不同但意义相同，都表示了同一反应的进行的快慢，化学反应中各物质的速率之比=计量系数之比。

（2）外界条件对反应速率的影响：①浓度：增加反应物的浓度，单位体积内发生反应的分子数增加，有效碰撞次数增加，反应速率加快（对于固体、纯液体可视为常数）；②压强：对于有气体参加的反应，增大压强，反应速率加快。

对于固体、液体来说，压强的影响可忽略不计，即压强的影响等效于浓度。

对于反应前后体积不变的反应，改变压强时，v （正）和v （逆）会等程度的改变，化学平衡不移动；对于体积可变的反应，方程式中气态物质计量数大的一侧其反应速率受压强的影响大；③温度：升高温度速率加快；④催化剂：可以加快反应速率.例1、一定条件下，溶液的酸碱性对TiO 2光催化染料R 降解反应的影响如下图所示。

下列判断正确的是( )A ．在0～50 min 之间，pH ＝2和pH ＝7时R 的降解百分率相等B ．溶液酸性越强，R 的降解速率越小C ．R 的起始浓度越小，降解速率越大D ．在20～25 min 之间，pH ＝10时R 的平均降解速率为0.04 mol·L －1·min －1【答案】A【解析】A 项，从图中看，在0～50 min 之间，pH ＝2和pH ＝7时，反应物R 都能完全反应，降解百分率都是100%，正确；B 项，从图中看，pH 越小c (R)变化的斜率越大，即酸性越强，单位时间内降解速率越快，错；C 项，一般来说，反应物的浓度越大，反应速率越大，R 的起始浓度小，其降解的速率小，错；D 项，20～25 min 之间，pH ＝10时R的平均降解速率为0.2×10－4 mol·L －15 min＝4×10－6 mol·L －1·min －1，错。