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,微项目探讨如何利用工业废气中的二氧化碳合成甲醇,化学反应选择与反应条件优化,微项目探讨如何利用工业废气中的二氧化碳合成甲醇,1.,化学反应方向的判据,(1),焓判据,:,放热过程中体系能量,_,H_0,具有自发进行的倾向,但有些,吸热反应也可以自发进行,故只用焓变判断反应方向不全面。,(2),熵判据,:,体系的混乱度,_,即熵增,S0,反应有自发进行的倾向,但有,些熵减的过程也可能自发进行,故只用熵变来判断反应方向也不全面。,必备知识,素养奠基,降低,增加,1.化学反应方向的判据必备知识素养奠基降低增加,(3),复合判据,(3)复合判据,2.,外界条件对化学平衡的影响,若其他条件不变,改变下列条件对化学平衡的影响如下,:,条件的改变,(,其他条件不变,),化学平衡的移动,浓度,增大反应物浓度或减小生成物浓度,向,_,方向移动,减小反应物浓度或增大生成物浓度,向,_,方向移动,正反应,逆反应,2.外界条件对化学平衡的影响条件的改变(其他条件不变)化学平,条件的改变,(,其他条件不变,),化学平衡的移动,压强,(,对有,气体存在,的反应,),反应前后气体,分子数改变,增大压强,向,_,的方向移动,减小压强,向,_,的方向移动,反应前后气体,分子数不变,改变,压强,_,温度,升高温度,向,_,反应方向移动,降低温度,向,_,反应方向移动,催化剂,使用催化剂,_,气体体积减小,气体体积增大,平衡不移动,吸热,放热,平衡不移动,条件的改变(其他条件不变)化学平衡的移动压强(对有反应前后气,3.,外界因素对化学反应速率的影响,影响因素,影响结果,(,其他条件不变,),浓度,固体或,纯液体,浓度为常数,增加反应物的量,反应速率,_(,固,体物质的表面积影响反应速率,),气体或,溶液,增大反应物的浓度,反应速率,_,温度,升温,反应速率,_,降温,反应速率,_,催化剂,使用催化剂能同时同倍改变正、逆反应的速率,不变,加快,加快,减慢,3.外界因素对化学反应速率的影响影响因素影响结果(其他条件不,影响因素,影响结果,(,其他条件不变,),压强,加压,(,缩小体积,),对有气体参加的反应,正、逆反应速率均,_,减压,(,扩大体积,),对有气体参加的反应,正、逆反应速率均,_,加快,减小,影响因素影响结果(其他条件不变)压强加压对有气体参加的反应,【,情境,思考,】,自从,2019,年,6,月以来,北半球正在遭遇一场破纪录的高温。就连原本寒冷的北极地区也遭遇了,100,多场野火的肆虐。全球变暖的罪魁祸首是工业废气中,CO,2,的排放,因此有关,CO,2,的综合利用越来越受到人们的关注。而甲醇是一种重要的化工原料,广泛用于有机合成、医药、农药、燃料、高分子等领域。而且甲醇是一种重要的清洁燃料。,【情境思考】,如果用,CO,2,来合成甲醇,从元素守恒角度分析应该需要哪种元素,?,请你写出一个制取甲醇的化学方程式。,提示,:,需要氢元素,CO,2,+3H,2,=CH,3,OH+H,2,O,。,如果用CO2来合成甲醇,从元素守恒角度分析应该需要哪种元素?,关键能力,素养形成,项目活动,1:,选择合适的化学反应,利用,CO,2,合成甲醇,如果选取水或氢气作为氢源,反应如下,:,CO,2,(g)+3H,2,(g)=CH,3,OH(g)+H,2,O(g),CO,2,(g)+2H,2,O(g)=CH,3,OH(g)+ O,2,(g),上述两个反应在常温常压下的焓变和熵变如下,:,反应,H/(kJmol,-1,),S/(Jmol,-1,K,-1,),-48.97,-177.16,+676.48,-43.87,关键能力素养形成项目活动1:选择合适的化学反应反应H/(,【,活动探究,】,1.,分析判断利用,CO,2,合成甲醇的两个反应能否正向自发进行,应选用哪个反应合成甲醇,?,提示,:,反应的,H0,S0,因此在低温时,H-TS0,S0,S0,因此在高温时,H-TS0,反应正向自发进行。,2.在利用反应合成甲醇时,可能会伴随如下副反应:,【,思考讨论,】,(1),判断反应的正向自发进行的最高温度为多少,?,提示,:,276.42K,。,H-TS0,反应才能自发进行,因此有,-48.97 kJmol,-1,-T,(-177.1610,-3,kJmol,-1,K,-1,)0,解得,T276.42K,。因此反应在温度低于,276.42K,时反应正向自发进行。,(2),判断反应的副反应正向自发进行的最低温度为多少,?,提示,:,978.37K,。,H-TS0,反应才能自发进行,因此有,+41.17kJmol,-1,-T,(+42.0810,-3,kJmol,-1,K,-1,)978.37K,。因此反应在温度高于,978.37K,时正向自发进行。,【思考讨论】,【,探究总结,】,反应能否自发进行的判断方法,(1),当,H0,时,反应正向一定能自发进行。,(2),当,H0,S0,时,反应正向一定不能自发进行。,(3),当,H0,S0,S0,时,在高温下反应正向能自发进行。,【探究总结】,【,迁移应用,】,1.(2020,银川高二检测,),用钌的配合物作催化剂,一定条件下可直接光催化分,解,CO,2,发生反应,:2CO,2,(g) 2CO(g)+O,2,(g),。下列有关焓变与熵变说法不正,确的是,(,),A.,该反应的,S0,B.,该反应的,H0,H0,能自发进行说明熵变的影响大于焓变,D,正确。,【解析】选B。该反应是一个气体分子数增多的反应,也就是一个熵,2.(2020,濮阳高二检测,),下列说法不正确的是,(,),A.Na,与,H,2,O,的反应是熵增的放热反应,该反应能自发进行,B.,某吸热反应能自发进行,因此该反应是熵增反应,C.(NH,4,),2,CO,3,在室温下就能自发的分解,说明该反应的,S0,D.2NO(g)+2CO(g)=N,2,(g)+2CO,2,(g),常温下能自发进行,说明该反应的,H0,的反应。,2.(2020濮阳高二检测)下列说法不正确的是(),3.(2020,吴忠高二检测,),下列对化学反应预测正确的是,(,),选项,化学反应方程式,已知条件,预测,A,M(s)=X(g)+Y(s),H0,它是非自发反应,B,W(s)+xG(g)=2Q(g),H0,3.(2020吴忠高二检测)下列对化学反应预测正确的是(,【,解析,】,选,B,。,A,项,H0,S0,高温下该反应能自发进行,;C,项,该反应,S0,若使,H-TS0,H,可能大于,0,也可能小于,0;D,项,该反应,S0,若常温下自发进行,则,H0,才能使,H-TS0,S0,高温下该反应能自发进,项目活动,2:,选择适宜的反应条件,通过上述的分析可以通过反应利用二氧化碳和氢气合成甲醇,反应如下,CO,2,(g)+3H,2,(g)=CH,3,OH(g)+H,2,O(g),H=-48.97kJmol,-1,。,【,活动探究,】,1.,利用所学知识分析如何提高反应的速率和甲醇的产率,?,提示,:,提高,CO,2,和,H,2,的浓度、加压、升高温度,使用催化剂均可以加快反应的速率。从化学平衡角度提高,CO,2,和,H,2,的浓度、降低,CH,3,OH,和,H,2,O,的浓度、加压、降低温度均有利于化学平衡向右移动,能够提高甲醇的产率。,项目活动2:选择适宜的反应条件,2.,在一定条件下测得不同的,H,2,和,CO,2,投料比体系中甲醇的产率如下,:,不同,n(H,2,)n(CO,2,),对反应的影响,注,:,为转化率,为产率,反应条件为温度,553 K,、总压,2MPa,无催化剂。,n(H,2,)n(CO,2,),2,3,5,7,(CO,2,)/%,11.63,13.68,15.93,18.71,(CH,3,OH)/%,3.04,4.12,5.26,6.93,2.在一定条件下测得不同的H2和CO2投料比体系中甲醇的产率,从上述数据中你能得到什么结论,?,提示,:,从上述表格中能够得到的结论是增大氢气的比例可以提高,CO,2,的转化率和甲醇的产率。,从上述数据中你能得到什么结论?,3.,下图分别是压强和温度对反应中甲醇产率的影响。,3.下图分别是压强和温度对反应中甲醇产率的影响。,(1),在实际生产中是不是压强越大越好,?,提示,:,不是。要考虑生产的实际,选择合适的压强,如动力和设备的承受力等方面。,(2),请分析甲醇的产率在温度为,523K,时最高的原因。,提示,:,在,523K,之前,随温度的升高反应速率加快,使甲醇产率增大,;,超过,523K,时,甲醇的产率降低的原因可能是催化剂的活性降低、副反应的发生等。,(1)在实际生产中是不是压强越大越好?,4.,下图是不同的催化剂组成对甲醇产率的影响和选择性的影响。,催化剂组成改变对甲醇产率和选择性的影响,组成,CuO/,(wt.%),ZnO/,(wt.%),Al,2,O,3,/,(wt.%),ZrO,2,/,(wt.%),MnO/,(wt.%),(CH,3,OH)/,g(kg-,催化,剂,),-1,h,-1,选择性,/%,CuO/ZnO/,Al,2,O,3,65.8,26.3,7.9,0,0,78,40,CuO/ZnO/,ZrO,2,62.4,25.0,0,12.6,0,96,88,CuO/ZnO/,ZrO,2,/MnO,65.8,26.6,0,3.6,4,88,100,CuO/ZnO/,ZrO,2,/MnO,65.8,26.6,0,5.6,2,138,91,4.下图是不同的催化剂组成对甲醇产率的影响和选择性的影响。组,注,:,反应条件为,n(H,2,)n(CO,2,)=3,温度,553 K,总压,4MPa;wt.%:,重量百分含量,;,选择性,:,生成甲醇的二氧化碳在全部二氧化碳反应物中所占比例。,从表格中的数据能得出什么结论,?,提示,:,改变催化剂的组成,可以有效地提高甲醇的产率和选择性。,注:反应条件为n(H2)n(CO2)=3,温度553 K,【,思考讨论,】,(1),压强的改变对反应的副反应有何影响,?,提示,:,从速率角度看,压强的改变会改变其反应速率,;,但是由于此反应前后气体的系数相等,因此压强的改变对平衡没有影响。,(2),在实际生产中适宜温度的选择原则是什么,?,提示,:,在实际生产中温度的选择要考虑催化剂的催化活性,要使催化剂的活性最大。,【思考讨论】,【,探究总结,】,化工生产适宜条件选择的一般原则,条件,原则,从化学反应速率分析,既不能过快,又不能太慢,从化学平衡移动分析,既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性,又要注意二者影响的矛盾性,从原料的利用率分析,增加易得廉价原料,提高难得高价原料的利用,率,从而降低生产成本,从实际生产能力分析,如设备承受高温、高压能力等,从催化剂的使用活性分析,注意催化剂的活性对温度的限制,【探究总结】条件原则从化学反应速率分析既不能过快,又不能太慢,【,迁移应用,】,1.(2020,昆明高二检测,),低温脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物,发生的,化学反应为,2NH,3,(g)+NO(g)+NO,2,(g) 2N,2,(g)+3H,2,O(g),H0,课堂检测素养达标1.(2020潍坊高二检测)下列有关化学,【,解析,】,选,C,。,A,项,非自发反应在一定条件下也能发生,自发反应进行的也不一定较快,错误,;B,项,石墨转化为金刚石,H0,该反应是非自发进行的化学反应,错误,;C,项,能量判据和熵判据组合而成的复合判据,只要,H-TS0,反应就不能自发进行,正确,;D,项,反应,NH,3,(g)+HCl(g),=NH,4,Cl(s),在低温下能自发进行,H-TS0,从化学方程式知,TS0,说明,H0,错误。,【解析】选C。A项,非自发反应在一定条件下也能发生,自发反应,【,补偿训练,】,(2020,盐城高二检测,),将煤气化后所得的重要产品之一是甲醇。其制备反应,:,CO(g) +2H,2,(g) CH,3,OH(g),H0,。为了增加甲醇的产量,同时保证较高的,生产效率。工厂应采取的正确措施是,(,),A.,高温、高压,B.,适宜温度、高压、催化剂,C.,低温、低压、不断分离出甲醇,D.,低温、高压、催化剂,【补偿训练】,【,解析,】,选,B,。,H0,表明此反应为放热反应,不能加太高的温度但温度不能太低,温度太低反应速率太低,;,正反应方向是气体体积减小的方向,所以可以加压使化学平衡正向移动,;,另外选择合适的催化剂加快反应速率。,【解析】选B。H0表明此反应为放热反应,不能加太高的温度,2.(2020,佛山高二检测,),以甲醇为原料在一定条件下合成乙烯,2CH,3,OH(g),C,2,H,4,(g)+2H,2,O(g),。 某研究小组将甲醇蒸气以一定的流速持续通过相同量的同,种催化剂,不同温度得到如下图象,则下列结论不正确的是世纪金榜导学,号,(,),2.(2020佛山高二检测)以甲醇为原料在一定条件下合成乙,A.,一段时间后甲醇反应率下降可能是催化剂活性下降,B.,综合图,1,、图,2,可知,甲醇还发生了其他反应,C.,若改变甲醇蒸气的流速,不会影响甲醇反应率和乙烯产率,D.,制乙烯比较适宜的温度是,450 ,左右,【,解析,】,选,C,。 催化剂活性是受温度影响的,温度太高,催化剂会失去活性,故,A,正确,;,根据,2CH,3,OH(g) C,2,H,4,(g)+2H,2,O(g),由图,1,知,450 ,时甲醇的反应速率,比,400 ,快,图,2450 C,2,H,4,(g),的产率低于,400 ,的产率,所以有其他反应发生,故,B,正确,;,若改变甲醇蒸气的流速,甲醇反应率和乙烯产率都将改变,故,C,错,;,由,图,2,知,450 ,左右制乙烯产率比较高,故,D,正确。,A.一段时间后甲醇反应率下降可能是催化剂活性下降,3.(2020,宁波高二检测,),工业上主要利用碳热还原重晶石制得硫化钡,进而生产各种钡化合物。如图为不同反应温度下,实验中碳热还原硫酸钡反应体系的平衡组成随反应温度的变化关系。下列说法正确的是,(,),3.(2020宁波高二检测)工业上主要利用碳热还原重晶石制,A.,约,150 ,体系中开始出现,BaS,说明温度越高反应速率越快,B.400 ,时发生的化学反应方程式,:BaSO,4,+2C BaS+2CO,2,C.CO,一定无法还原重晶石,D.,温度高于,400 ,后,硫酸钡才能转化为,BaS,=,A.约150 ,体系中开始出现BaS,说明温度越高反应速率,【,解析,】,选,B,。根据图象,约在,150 ,时,体系中开始出现,BaS,说明反应在,150 ,开始反应,不能说明温度越高反应速率越快,故,A,错误,;,根据图象在,400 ,时,BaSO,4,物质的量分数为,0,C,的物质的量百分数减小,BaS,物质的量百分数增大,CO,2,的物质的量分数增大,因此,400 ,时发生反应的反应物是,BaSO,4,和,C,生成物是,CO,2,和,BaS,反应方程式为,BaSO,4,+2C BaS+2CO,2,故,B,正确,;,根据图象,400 ,时,CO,的物质的量分数为,0,结合加热时,C,与,CO,2,反应生成,CO,则,CO,能还原,BaSO,4,故,C,错,误,;,根据图象,在,150 ,左右,BaSO,4,转化成,BaS,故,D,错误。,=,【解析】选B。根据图象,约在150 时,体系中开始出现Ba,4.(2020,长沙高二检测,),在一定条件下探究二甲醚的制备反应为,2CO(g)+,4H,2,(g) CH,3,OCH,3,(g)+H,2,O(g),H,测定结果如图所示。下列判断错误的是,(,),4.(2020长沙高二检测)在一定条件下探究二甲醚的制备反,A.,该反应的,H0,B.,该反应伴随着副反应的发生,C.,工业选择的较适宜温度为,280,290 ,D.,加入催化剂可以提高,CH,3,OCH,3,的产率,A.该反应的H0,【,解析,】,选,D,。由题图知,随着温度升高,CO,的转化率降低,所以升高温度,平衡逆向移动,则该反应是放热反应,H0,A,项正确,;,从图中可知,CO,的转化率降低的同时,CH,3,OCH,3,的产率在不同温度下差别大,即说明该反应伴随着副反应的发生,B,项正确,;,在,280,290 ,间,CH,3,OCH,3,的产率很高,工业选择的较适宜温度为,280,290 ,C,项正确,;,加入催化剂可以改变反应达到平衡的时间,但不能提高,CH,3,OCH,3,的产率,D,项错误。,【解析】选D。由题图知,随着温度升高,CO的转化率降低,所以,5.(2020,泰安高二检测,),甲醇是一种重要的试剂,氢气和二氧化碳在一定条件,下可合成甲醇,:CO,2,(g)+3H,2,(g) CH,3,OH(g)+H,2,O(g),在密闭容器中充入,3 mol,氢气和,1 mol,二氧化碳,测得混合气体中甲醇的体积分数与温度的关系如图,A,所,示,:,5.(2020泰安高二检测)甲醇是一种重要的试剂,氢气和二,试回答下列问题,:,世纪金榜导学号,(1),该反应是,_(,填“放热”或“吸热”,),反应。该反应平衡常数的表达式是,_,为了降低合成甲醇的成本可采用的措施是,_,。,(,任意写一条合理的建议,),(2),解释,0,T,0,内,甲醇的体积分数变化趋势,:_,。,(3),氢气在,Q,点的转化率,_(,填“大于”“小于”或“等于”,下同,),氢气在,W,点的转化率,;,其他条件相同,甲醇在,Q,点的正反应速率,_,甲醇在,M,点的正反应速率。,试回答下列问题:世纪金榜导学号,(4),图,B,表示氢气转化率,(H,2,),与投料比 的关系,请在图,B,中画出两条,变化曲线并标出曲线对应的条件,两条曲线对应的条件分别为一条曲线对应的,压强是,1.0110,5,Pa;,另一条曲线对应的压强是,3.0310,5,Pa(,其他条件相同,),。,(4)图B表示氢气转化率(H2)与投料比,【,解析,】,(1)T,0,时,升高温度,甲醇的体积分数减小,平衡逆向移动,正反应为放热,反应,;,该反应平衡常数的表达式为,K= ,为了降低合成甲醇,的成本,应该尽可能的使平衡向右移动,可采用的措施有增加,CO,2,的充入量等,;,(2),温度低于,T,0,时,反应未达到平衡,反应正向进行,使甲醇的体积分数逐渐增大,;,(3),温度低于,T,0,时,反应未达到平衡,反应正向进行,氢气在,Q,点的转化率小于平衡,时的转化率,W,点达到平衡,因此氢气在,Q,点的转化率小于,W,点的转化率,;,平衡之前,甲醇的正反应速率逐渐增大,甲醇在,Q,点的正反应速率小于,W,点的反应速率,升高,温度,反应速率增大,甲醇在,M,点的正反应速率大于,W,点,因此甲醇在,Q,点的正反应,速率小于在,M,点的正反应速率,;,【解析】(1)T0时,升高温度,甲醇的体积分数减小,平衡逆向,(4),根据方程式,增大压强,平衡正向移动,氢气转化率,(H,2,),增大,增大投料,比,氢气转化率,(H,2,),减小,画出相应曲线。,答案,:,(1),放热,K=,增加,CO,2,的充入量,(2),温度低于,T,0,时,反应未达到平衡,反应正向进行,使甲醇的体积分数逐渐增大,(3),小于小于,(4)根据方程式,增大压强,平衡正向移动,氢气转化率(H2,(4),(4),课题任务,:,丙烯腈生产条件的选择,【,情境创设,】,聚丙烯腈纤维,(,腈纶,),广泛用来代替羊毛,或与羊毛混纺制成毛织物等,可代替部分羊毛制作毛毯和地毯等织物,因此俗称人造羊毛。合成聚丙烯腈的单体是丙烯腈,丙烯腈是一种重要的有机合成单体,是多种有机高聚物的原料。,课题探究,素养提升,课题任务:丙烯腈生产条件的选择 课题探究素养提升,目前,工业上合成丙烯腈的主要方法是丙烯氨氧化法。主要分两步进行,:,(1),丙烷脱氢制丙烯,;,(2),丙烯氨氧化生成丙烯腈。,目前,工业上合成丙烯腈的主要方法是丙烯氨氧化法。主要分两步进,【,素养解读,】,1.,核心素养,:,(1),变化观念与平衡思想,:,认识化学变化有一定限度、速率,是可以调控的。能多角度、动态地分析化学变化,运用化学反应原理解决简单的实际问题。,(2),证据推理与模型认知,:,建立观点、结论和证据之间的逻辑关系。通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系,建立认知模型,并能运用模型解释化学现象,揭示现象的本质和规律。,【素养解读】,2.,素养目标,:,通过丙烯腈生产条件的选择,了解化学反应方向、限度、速率在化学生产中的应用。,2.素养目标:,【,素养探究,】,【,探究一,】,丙烷脱氢制丙烯反应的研究,1.,丙烷脱氢制丙烯时可能发生的反应如下,:,主反应,:,C,3,H,8,(g)=C,3,H,6,(g)+H,2,(g),H=+125 kJmol,-1,副反应,:,C,3,H,8,(g)=C,2,H,4,(g)+CH,4,(g),H=+81 kJmol,-1,C,2,H,4,(g)+H,2,(g)=C,2,H,6,(g),H=-137 kJmol,-1,C,3,H,8,(g)+H,2,(g)=C,2,H,6,(g)+CH,4,(g),H=-56 kJmol,-1,【素养探究】,(1),分析主反应和副反应正向能否自发进行。,提示,:,根据,H-TS,可以判断,升高温度有利于主反应和副反应的自发进行,而降温有利于副反应和的自发进行。,(1)分析主反应和副反应正向能否自发进行。,(2),工业生产中通常采用在反应体系中通入一定量的水蒸气,实验测得,常压下丙烷脱氢的平衡转化率,y%,与温度,T,、水烃比,M,的关系如图,:,(2)工业生产中通常采用在反应体系中通入一定量的水蒸气,实验,从图中可以得出什么结论,?,提示,:,从图中的变化趋势,可以得出,:,相同温度下,水烃比,M,越大,丙烷的平衡转化率越高,;,水烃比,M,一定时,温度越高,丙烷的平衡转化率越高。,在实际的工业生产中应怎样利用上述结论,?,提示,:,可以向体系中通入高温水蒸气的方式来提高丙烷的转化率。,从图中可以得出什么结论?,2.,研究发现,随温度的升高,丙烷的平衡转化率提高,但是丙烯的产率却降低,原因可能是丙烷裂解加剧,从而使丙烯的选择性降低,同时生成单质碳附着在催化剂表面而失活。通常,工业上采用向体系中加入氧化剂,氧气或二氧化碳的方式解决此问题。,请你分析引入氧化剂,CO,2,时,对丙烷脱氢制丙烯有何影响,?(,注,:CO,2,(g)+H,2,(g)=,CO(g)+H,2,O(g),H=-41 kJmol,-1,),2.研究发现,随温度的升高,丙烷的平衡转化率提高,但是丙烯的,提示,:,(1),通入,CO,2,后会与体系内的,H,2,发生反应,从而降低氢气的浓度,有利于提高主反应的平衡转化率,;,(2),在高温下,CO,2,可以与催化剂表面的碳反应,有利于催化剂活性的保持,;,(3)CO,2,与,H,2,的反应为放热反应,有利于降低能耗。,提示:(1)通入CO2后会与体系内的H2发生反应,从而降低氢,【,探究二,】,探究丙烯氨氧化法制丙烯腈,工业上可用“丙烯氨氧化法”生产,主要副产物有丙烯醛,(CH,2,CHCHO),和乙腈,(CH,3,CN),。反应如下,:,C,3,H,6,(g)+NH,3,(g)+ O,2,(g)=C,3,H,3,N(g)+3H,2,O(g),H=-515 kJmol,-1,C,3,H,6,(g)+O,2,(g)=C,3,H,4,O(g)+H,2,O(g),H=-353 kJmol,-1,1.,两个反应在热力学上趋势均很大,分析其原因。分析有利于提高丙烯腈平衡,产率的反应条件有哪些,?,【探究二】探究丙烯氨氧化法制丙烯腈,提示,:,因为两个反应均为放热量大的反应,所以热力学趋势大,;,反应为气体体积增大的放热反应,所以降低温度、降低压强有利于反应正向进行,从而提高丙烯腈的平衡产率。,提示:因为两个反应均为放热量大的反应,所以热力学趋势大;反应,2.,下图为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线,分析丙烯腈的产率随温度变化的原因。,2.下图为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线,分析丙烯腈的产率随,提示,:,因为该反应为放热反应,平衡产率应随温度升高而降低,反应刚开始进行,尚未达到平衡状态,460 ,以前是建立平衡的过程,所以随温度的升高,丙烯腈的产率逐渐升高,;,高于,460 ,时,丙烯腈产率降低。原因可能有,:,反应放热,平衡产率应随温度升高而降低,;,催化剂在一定温度范围内活性较高,若温度过高,活性降低,;,根据题意,副产物有丙烯醛,副反应增多导致产率下降。,提示:因为该反应为放热反应,平衡产率应随温度升高而降低,反应,3.,丙烯腈和丙烯醛的产率与,n(,氨,)/n(,丙烯,),的关系如图所示。,3.丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图所示,请分析最佳,n(,氨,)/n(,丙烯,),约为多少,?,简述理由。,提示,:,根据图象可知,当,n(,氨,)/n(,丙烯,),约为,1.0,时,该比例下丙烯腈产率最高,而副产物丙烯醛产率最低。,请分析最佳n(氨)/n(丙烯)约为多少?简述理由。,【,探究三,】【,迁移应用,】,1.,分析丙烯腈的生产过程中提高丙烯腈反应选择性的关键因素是什么,?,提示,:,催化剂。由于主反应为气体体积增大的放热反应,副反应为气体体积,不变的放热反应,因此温度和压强的改变无法对这两个反应区分,只能通过催化,剂来提高丙烯腈的选择性。,2.,分析工业生产丙烯腈时最佳的进料气氨、丙烯、空气的理论体积比是多少,?,提示,:,根据化学反应,C,3,H,6,(g)+NH,3,(g)+ O,2,(g)=C,3,H,3,N(g)+3H,2,O(g),氨、丙烯、,氧气按,223,的体积比加入反应达到最佳状态,而空气中氧气约占,20%,所以进,料气氨、丙烯、空气的理论体积约为,2215,即,117.5,。,【探究三】【迁移应用】,【,素养评价,】,1.,变化观念与平衡思想,水平,1:,能根据观察和实验获得的现象和数据概括化学变化发生的条件、特征与规律。,2.,变化观念与平衡思想,水平,3:,认识反应条件对化学反应速率和化学平衡的影响,能运用化学反应原理分析影响化学变化的因素。,3.,证据推理与模型认知,水平,3:,能从定性与定量结合上收集证据,能通过定性分析和定量计算推出合理的结论。,4.,证据推理与模型认知,水平,4:,能对复杂的化学问题情境中的关键要素进行分析以建构相应的模型,能选择不同模型综合解释或解决复杂的化学问题。,【素养评价】,5.,变化观念与平衡思想,水平,1:,能根据观察和实验获得的现象和数据概括化学变化发生的条件、特征与规律。,6.,变化观念与平衡思想,水平,3:,认识反应条件对化学反应速率和化学平衡的影响,能运用化学反应原理分析影响化学变化的因素。,7.,证据推理与模型认知,水平,3:,能从定性与定量结合上收集证据,能通过定性分析和定量计算推出合理的结论。,8.,科学态度与社会责任,水平,3:,依据实际条件并运用所学的化学知识和方法解决生产、生活中简单的化学问题。,5.变化观念与平衡思想水平1:能根据观察和实验获得的现象,
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