电容器 电容PPT教学课件

B.其他条件不变,增大压强,平衡向右移动
C.平衡时, SO2消耗速率必定等于O2的生成速率 的两倍
D.平衡时, SO2浓度必定等于O2浓度的两倍.
8.在一定条件下,合成氨反应达到平衡后,混合 气体中NH3的体积占25%,若反应前后条件保持 不变,则反应后缩小的气体体积与原反应物体 积的之比是( A )
①可逆反应 ②熵减小的反应 ③正反应气态物质系数减小 ④正反应是放热反应
一、合成氨反应的限度
【交流·研讨】 书P65
请利用化学平衡移动的知识分析 什么条件有利于氨的合成．
NH3%
0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
1:1 1:2 1:3 1:4 1:5 1:6
N2:H2
降__低_温度、增__大_压强有利于化学平衡向 生成氨的方向移动，N2、H2体积比为 _1_：__3_时平衡混合物中氨的含量最高。
6.下列反应达到平衡时，哪种条件下生成物
的含量最高：X2(g)+2Y2 (g) （正反应为放热反应）( D )
X2Y4 (g)
A.高温 高压
B.低温 低压
C.高温 低压
D.高压 低温
7.对于反应: 2SO2(g)+O2 (g) 下列判断正确的是( BC )
2SO3 (g)
A.2体积SO2和足量O2反应,必定生成2体积SO3
线电相源连能，量使→两电板场上能正、负电 ： 2.电容器所带电荷
荷中和的过程。 电场能→其他形式能
量：每个极板所带 电荷量的绝对值。
二、电容
1.电容： 电容器所带的电荷量 Q 跟它的两极 间的电势差U 的比值叫做电容器的电容。
2.公式
C
Q U
A
B
△h h
C
3. 单位 F（法）
1 F = 10 6 μF = 1012 pF
压强怎么定？
2、既然降低温度有利于 平衡向生成氨的方向移动 ，那么生产中是否温度越 低越好？
温度怎么选择？
3 、催化剂对化学平衡的移动 要不要用催化 没有影响， 在合成氨工业中 剂？
要不要使用催化剂，为什么？
1、压强怎么选？
分析：
①合成氨反应是气态物质系数减小的气体 反应，增大压强既可以增大反应速率，又能使 平衡正向移动，所以理论上压强越大越好。
• A、升高温D 度
B 、降低压强
• C、使用催化剂 D 、及时分离出氨 气
练一练：
1．在合成氨工业中，为增加NH3的日产量，下列变 化过程不能使平衡向右移动的是（ BC） （A）不断将NH3分离出来 （B）使用催化剂 （C）采用700K左右的高温 （D）采用2×107～5×107Pa的压强
2、合成氨所需的H2可由煤和水蒸气反应 而制得，其中一步的反应为：
实际生产中的处理方法：及时将气态氨冷却 液化分离出去；及时将氮气和氢气循环利用，使 其保持一定的浓度。即N2和H2的物质的量比为1：2.8
研讨的结果
外部条件 工业合成氨的适宜条件
压强
根据反应器可使用的钢材质 量及综合指标来选择压强
温度
适宜温度 700K左右
催化剂
使用铁触媒作催化剂
浓度
N2和H2的物质的量比为1：2.8的投 料比, 氨及时从混合气中分离出去
思考3
丙同学说：“若A电容器比B电容器的电容 大，则当它们充电（或放电）时，如果两 极板间电压都升高（或降低）1V，则A电容 器吸收（或放出）的电量一定比B的多”， 此说法对吗？为什么？
电容器的Q—U图象
Q/C
C=Q/U
C1 C=△Q/△U
△Q1
C2
△Q2
△U
U/V
三、平行板电容器的电容
电容器的电容是一个与Q 、U 无关的物理量，它的大
5.增大N2`H2浓度,将氨及时从 混合气中分离出去
合成氨的适宜条件的选择
外界条件 使NH3生产得快 速率分析
压强
高压
温度
高温
催化剂
使用
反应物的浓度 增大浓度 生成物氨的浓度 减小浓度
使NH3生产得多 平衡分析
高压
低温 无影响 增大浓度 减小浓度
【交流·研讨】
研讨的内容
研讨的问题
1、既然增大压强既可提 高反应速率，又可提高氨 的产量，那么在合成氨工 业中压强是否越大越好？
V
两极板间的电场强度为
E U 6.78 102 V/m 6.78 105 V/m d 1.0 103
四、常用电容器
电容器种类繁多, 其分类按电介质可分为纸介、云母、 陶瓷、电解电容等；
按可变程度可分为固定、半可变、可变电容器。
该元件有两片锡箔(导体),中间 是一层薄纸(介质)构成
从电容器的包装上我们可以得到该电容的那些信息
（B ）
(A)从合成塔出来的气体，其中氨一般占15%，所 以生产氨的工业的效率都很低
(B)由于NH3易液化，N2、H2可循环使用，则总的说 来氨的产率很高
(C)合成氨工业的反应温度控制在500 ℃左右，目 的是使平衡向正反应方向进行
(D)合成氨工业采用20 MPa ---- 50MPa ，是因该条 件下催化剂的活性最好
A
1B
5
1
4C
1
1
3D
2
已知2SO2(g)+O2(g) 实验数据见表
2SO3 (g) △H＜0其
(1) 应选用的温度是_4_5_0_℃__。 (2)应采用的压强是_常__压___，理由是因__为__常__压__下_S__O2 _的__转_化__率__已__经__很_高__，__若__采__用_较__大__压__强__，_S__O_2_的_转__化__率__ 提高__很__少__，_但__需__要__的__动_力__更__大__，__对_设__备__的__要__求_更__高__。_。
（2）两极板间的电场强度为
EU
1.210 2
V/m 1.2104 V/m
d 1.0 102
（3）电容器的电荷量没有发生变化。
祝同学们学习愉快！ 再见！
化学反应条件的优 ----工业合成氨
化学热 力学
化学动 力学
化学反应 的方向
化学反应 的限度
合成氨反 应能否自 发进行？
怎样能促 使化学平 衡向合成 氨方向移 动？
沪科版物理选修3-1
2.4 电容器 电容
电容器和电容
一、电容器
１.定义： 任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体， 组成一个电容器。
２.电容器的充、放电
＋Q＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
充电： 电容源器能两量板→分电别场接能在电
EU －Q
－－－－－－
池放两电端：，两板带上等量
说 1.在充、放电过程
异充种了电电荷的的电过容程器。的两板用导 明 中有电流产生；
N2+3H2 起始 6 18
2NH3 1
变化 X 3X
2X
6-X : 1+2X=9:8 X=1.5
H2转化率=
1.5×3 18
×100%=25%
4、在合成氨时，可以提高H2转化率的措施是（ C ）
(A)延长反应时间
(B)充入过量H2
(C)充入过量N2
(D)升高温度
5、关于氨的合成工业的下列说法正确的是
化学反应 的速率
怎样能提 高合成氨 反应速率？
化学工艺学
适
宜
的
工
合
艺
成
流
氨
程
条
件
高压对设备材质、 加工制造的要求、温度 的催化剂活性的影响等
复 影响化学反应速率和化学平衡 习 的重要因素有哪些?
化学反应速率
化学平衡
温度
来自百度文库
温度越高,反应速 升高温度,平衡向吸
率越大
热方向移动
气体压强 压强越大,反应速 增大压强,平衡向气态物
CO(g)+H2O（g） CO2(g)+H2(g)（正反应放 热），下列措施中，能提高CO转化率的 是（BC ）
A、增大压强
B、降低温度
C、增大水蒸气浓度 D、增大CO浓度
3、在合成氨反应中，入口气体体 积比 N2:H2:NH3 为6:18:1，出口
气 化率体为体_积_2_比5__为%__9:_2。7:8，则H2的转
3. 电容为 5.0×10 3 pF 的空气平行板电容器，极板 间的距离为1.0 cm ，电荷量为 6.0×10–7 C 。求:（1） 电容器的电压;（2）两极板间的电场强度;（3）若电压或 电荷量发生变化，这个电容器的电容有无变化？
解:（1）两极板间的电压为 U Q 6.0107 V 1.2102 V C 5.0 109
率越大
质系数减小的方向移动
催化剂 正催化剂加快反应 催化剂对平衡无影响 速率
浓度 反应物浓度越大,反 增大反应物浓度,平
应速率越大
衡正向移动
【交流·研讨】 书P65
合成氨反应是一个可逆反应: N2(g)+3H2(g)
已知298K时: △H= -92.2KJ·mol-1 △S = -198.2J·K-1·mol-1
【总结】
【小结·反思】
工业上利用某可逆反应生产产品： 一般要使用催化剂：这样可以大大加快化学
反应速率，提高生产效率，也提高了经济效益； 选择合适的温度：该温度是催化剂活性最大
的温度； 选择合适的压强：既要考虑化学反应速率和
化学平衡，还要考虑动力、材料、设备等。
• 例题 ：
• 能使合成氨反应进行程度增大的方法 是（ ）
二、合成氨反应的速率
【交流·研讨】 书P66
1、你认为可以通过控制那些反应条件来 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的物质的浓 度的关系为:
ν =κC(N2)C1.5(H2)C-1(NH3)
请你根据关系式分析：各物质的浓 度对反应速率有哪些影响？可以采 取哪些措施来提高反应速率？
4、浓度怎么定？ N2 和H2的比例怎么定？
（阅读书本67页）
增大反应物的浓度可以增大反应速率，减小 生成物的浓度可以使平衡正向移动。从化学平衡 的角度分析，在氮气和氢气的物质的量比为1：3 时，平衡转化率最大，但是实验测得适当提高N2的 浓度，即N2和H2的物质的量比为1：2.8时，更能促 进氨的合成。
板间的电压和电场强度。(空气的电容率 e 1)
解：平行板电容器的电容为
S
C=
1 1.0 103
F
4 πkd 4 3.14 9.0 109 1.0 103
≈ 8.85 ×10-12 F = 8.85 pF
由
C
Q 可知，两极板间的电压为 U
U
Q C
6.0 109 8.85 10 12
V 6.78102
②但是压强越大，对设备的要求高、压缩 H2和N2所需要的动力大，因此选择压强应符合 实际科学技术。
综合以上两点:根据反应器可使用的钢材质量及综 合指标来选择压强。实际生产中压强一般选择在200～ 500大气压之间。
2、温度怎么选择？
分析：
①因为正反应方向是放热的反应，所以降低温 度有利于平衡正向移动。
3、请你根据下表所给的数据分析催化 剂对合成氨反应速率的影响：
催化剂对合成氨反应速率的影响
条件
△E /KJ/mol
k(催)/k(无)
无催化剂 使用Fe催化剂
335 3.4×1012(700k)
167
1.升高温度 2.增大压强 3.增大反应物浓度 4.使用催化剂
使用催化剂可使合成氨反应的速率提
高上万亿倍。
小是由电容器本身结构决定的。那么电容器的电容跟什么
因素有关呢？
一般来说，电容器的电容是由两个导体的大小、形状 和相对位置以及它们的电介质决定的。
理论和实验都证明：平行板电容
器的电容 C 跟介电常量 e 成正比， 跟正对面积 S 成正比，跟极板间的 距离d 成反比，即:
C rS
4πkd
演示实验
【例1】有一空气平行板电容器，它的面积是10 cm2 , 两板相距1.0 mm，使它带上6.0×10–9 C 的电荷量，求两
请根据正反应的焓变和熵变分析298K下 合成氨反应能否自发进行？
2NH3(g)
298K下合成氨反应的平衡常数 K为４.１×１０６（mol·L-1)-2
合成氨反应的特点：
N2(g)+3H2(g) (1体积) (3体积)
2NH3(g) △H ＝-92.2kJ/mol
(2体积)
△S = -198.2J·K-1·mol-1
课堂练习
1．一个平行板电容器，当它带
了电荷量Q以后，两导体间的电 势差是U，如果它带的电荷量增 大为2Q，则电容器的电容
（ ）。 A．不变 B. 增大到2倍 C. 增大到4倍 D. 减小到1/2
2．对于给定的电容器，在描述电容量C、 带电量Q、两板间电势差U的相互关系中，
下列图1－16中正确的是 ( AC)E
②可是温度越低，反应速率越小，达到平衡所需 要的时间越长，因此温度也不宜太低。
③催化剂要在一定温度下催化活性最大。
综合以上因素:实际生产中温度一般选择在 700K左右（主要考虑催化剂的活性）。
3、用不用催化剂？
分析: 经济效益和社会效益要求化学反应速度要快，
原料的利用率要高，单位时间的产量要高。
实际生产中选用铁为主体的多成分催化剂 （铁触媒），它在700K时活性最高。
4. 说明电容是反映了电容器储存电荷能力(储 存能量能力)的物理量，其数值由电容器的构 造决定，而与电容器带不带电或带多少电无关 。就像水容器一样，它的容量与是否有水无关
思考1
甲同学说：“电容器带电越多，电容 越大，不带电时，电容为零”。此 说法对吗？为什么？
思考2
乙同学说：“若A电容器带电比B电 容器带电量多，则A的电容就比B 的电容大”。此说法对吗？为什么？