第六、七讲-化学反应速率与合成氨的选择

合成氨反应的特点
【交流·研讨】 合成氨反应: N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) 已知298K时: △H= -92.2KJ·mol-1
△S = -198.2J·K-1·mol-1 思考：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？
自发
分析：合成氨反应的特点？
①可逆反应 ②熵减小的反应 ③正反应气体的物质的量减小 ④正反应是298K时自发的放热反应
是（ D）
A.催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率 B.增大反应体系的压强、反应速率一定增大
C.该反应是放热反应，降低温度将缩短反应 达到平衡的时间
D.在t1、t2时刻，SO3（g）的浓度分别是C1， C2，则时间间隔t1～t2内，SO3（g）生成的 平均速率为：(C2-C1)/(t2-t1)
第四节
4、催化剂对化学反应速率的影响
催化剂：能改变化学反应速率而自身的 化学组成和质量在反应前后保 持不变
正催化剂 加快化学反应速率
催
化
注：不说明就指正催化剂
剂
负催化剂 减慢化学反应速率
活化能 能 量
E1
没加催 化剂 活化分子能量
活化分子能量 E2
反应物
反应热
使用催化剂，能够降低反应所需的能
量分加子，了，更催化这多剂样的就反大应大物的增生分加成物子单反应成位过为体程活积化内
(1)前2s内用FeCl2表示的平均反应速率为 ； 0.25mol/(L·s)
(2)后4s内用HCl表示的平均反应速率为 ； 0.25mol/(L·s)
(3)前2s与后4s比较，反应速率 前2s 较 快，其原因可能 前2s时段盐酸浓 。
度比后4s时段大
3-2 外界条件对 化学反应速率的影响
学习目标
4、下列条件的变化，是因为降低反
应活化能致使反应速率加快的是
（）
D
A、增大浓度 B、增大压强
C、升高温度 D、使用催化剂
5 、 下图为将Zn投入一定浓度一定体积 的H2SO4中，解释图象的成因。（纵坐 标为H2的生成速率）
09山东14. 2SO2（g）+O2（g） 2SO3（g） 是制备硫酸的重要反应。下列叙述正确的
你能举出生活中利 用改变温度改变反 应速率的例子吗
冰箱延长食物保鲜期
【随堂练习】
1、对于在溶液间进行的反应， 对反应速率影响最小的因素是（ ）
A、温度
B、浓度
C、压强
D、催化剂
C
2、设NO+CO2 2CO(正反应吸热) 反应速率为V1；N2+3H2 2NH3(正反应 放热)反应速率为V2。对于前述反应，当 温度升高时，V1和V2变化情况为（ ）
有些反应是一步完成的，如：H++OH- =H2O 大多数反应是分几步完成的：
如：H2 + Cl2 = 2HCl
反应历程
Cl2 = 2Cl H2 + Cl = HCl +H H + Cl2 = HCl+Cl Cl + Cl = Cl2
化学反应历程 注意：
1、反应不同，反应历程不同。
2、同一反应在不同条件下的反应历程 可能不同。 3、一个化学反应的快慢决定于反应历 程中速率最慢的基元反应。
1、掌握浓度温度压强和催化剂 对化学反应速率的影响。
2、了解外界条件影响化学反应 速率的原因。
3、了解反应速率与浓度公式的 含义。
二、影响化学反应速率的因素 不同化学反应 决定于 反应物性质
同一化学反应 决定于 反应条件
内因：反应物本身的性质 外因：浓度、温度、压强、催化剂等
其他因素：光、颗粒大小、溶剂 等
1、浓度对化学反应速率的影响
【原因】在其他条件不变时，对某一反 应来说，活化分子在反应物分子中占 的百分数是外一界定条的件，对当化反学应物浓度增 大时，单位反体应积速内率分的子影数响增多，活化 分子数也相应增加，反应速率必然增 大。
【结论】其他条件不变，反应物浓度越 大化学反应速率越快
本 浓度对反应速率的影响 质 原 因
化学反应条件的优化 ---工业合成氨
学习目标
1、合成氨反应的特点。 2、结合速率和平衡理论，探
讨合成氨条件的优化。 3、了解如何对工业生产中可
逆反应的条件进行优化。
复 影响化学反应速率和化学平衡 习 的重要因素有哪些?
温度越高,反应速 升高温度,平衡向吸
率越大
热方向移动
压强越大,反应速 增大压强,平衡向气态物
v(O2)=0.0025mol/（L·s）是否表示此 反应的同一种速率？数值上有何规律？
注意：1、在同一反应体系中用不同的
物质来表示反应速率时，其数值是可以不 同的，但是这些数值都表示同一个反应速 率。因此化学反应速率的表示必须说明用 哪种物质来做标准。
2、用同一反应体系中不同物质表示同 一速率时，其数值比一定等于化学方程式 中相应的化学计量数之比。
知识准备：
⑴有效碰撞：能够发生化学反应的碰撞 叫做有效碰撞。 ⑵活化分子： 能够发生有效碰撞的分子 叫作活化分子。
⑶活化能:活化分子平均能量与普通分子 平均能量的差值Ea。 (完4)成基，元其反中应能：大够多一数步化完学成反的应反都应是称分为几基步元 反应。
化学反应历程
1、基元反应:能够一步完成的反应 2、化学反应历程
3、一般来说，化学反应的速率随着反 应的进行可不断变化。因此某一时间段内 的反应速率实际是指这一时间段内的平均 速率，而不是指瞬时速率。V>0
随堂练习：1、反应A+3B=2C+2D 在四种不同 条件下的反应速率为：
(1)v(A)=0.3mol/（L·s） (2)v(B)=0.6mol/（L·s） (3)v(C)=0.4mol/（L·s） (4)v(D)=0.45mol/（L·s）则该反应速率的
B.恒容时充入He：
化学反应速率以及化学平衡的变化？
3、温度对化学反应速率的影响
温
分
度
子
升
运
高
动
加
速
有
效 碰
化学反应速率加快
撞
增
多
一般，温度升高10℃，化学ຫໍສະໝຸດ Baidu应 速率增大到2～4倍
温度对反应速率的影响
本 质 原 因
升高温度，一部分非活化分子吸收能 量转化为活化分子，使得活化分子百分数 提高，活化分子间的有效碰撞频率变大， 故反应速率增大。
1、理解化学反应速率的概念。 2、掌握化学反应速率的计算
方法。 3、能够快速比较化学反应速
率的大小。
一、化学反应速率
1、定义：化学反应速率用单位时间（ 如每秒，每分，每小时）内反应物浓度 的减小或生成物浓度的增大来表示。
2、表示方法：某一物质的化学反应 速率的计算式为：
V = —⊿⊿—Ct
V 的单位？
反应物分子中活化分子所占的百分
数。因而使反应速率加快。
活化能 能 量
E1
没加催 化剂 活化分子能量
活化分子能量 E2
反应物
反应热
使用催化剂，能够降低反应所需的能
量分加子，了，更催化这多剂样的就反大应大物的增生分加成物子单反应成位过为体程活积化内
反应物分子中活化分子所占的百分
数。因而使反应速率加快。
2、压强对反应速率的影响
可根据浓度对化学反应速率的影响 推出压强对化学反应速率的影响情况
增大压强，反应物浓度增大，反应速率加快。
思 恒恒容压条件下，反应N2+3H2
2NH3
中充入He气，反应速率如何改变？
考 反应速率无变化！
He分子
3）充入惰性气体。如：2SO2+O2 2SO3
A.恒压时充入He：
5、其他如光照、反应物固体的颗粒大 小、电磁波、超声波、溶剂的性质等， 也会对化学反应的速率产生影响。
总结:
各条件对速率的影响大小一般是：
催化剂 >>温度>浓度=压强(体积变 化引起的)。
各种影响都有其局限性，要针对具 体反应具体分析。
你能举出生活中利 用改变浓度改变反 应速率的例子吗
食品袋中加除氧剂
A、同时增大
B、 同时减小
A
C、 V1减少，V2增大
D、 V1增大，V2减小
3、在密闭容器里，通入 X molH2和 Y molＩ2(ｇ)，改变下列条件，反应 速率将如何改变?
(1)升高温度 ↗
；
(2)加入催化剂 ↗ (3)充入更多的H2 ↗ (4)扩大容器的体积 ↙
； ；
；
(5)容器容积不变，通入氖气不变 。
率越大
质系数减小的方向移动
正催化剂加快反应 催化剂对平衡无影响 速率
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
弗里茨·哈伯
弗里茨·哈伯与合成氨
合成氨从第一次实验室研制到工业化投 产经历了约150年的时间。德国科学家哈伯 在10年的时间内进行了无数次的探索，单 是寻找高效稳定的催化剂，2年间他们就进 行了多达6500次试验，测试了2500种不同 的配方，最后才找到合适的催化剂—铁触 媒，使合成氨的设想在1913年成为工业现 实。鉴于合成氨工业的实现，瑞典皇家科 学院于1918年向哈伯颁发了诺贝尔化学奖
快慢顺序为——————。(1)>(4)>(2)=(3)
注意：比较反应速率大小时，不仅要 看反应速率数值本身的大小，还要结 合化学方程式中物质的化学计量数的 大小来说明。
2、在25℃时，向100mL含HCl 14.6g的 盐酸中，放入5.6g铁粉，反应进行到2s时收 集到氢气1.12L(标况)，之后反应又进行了4s ，铁粉全溶解。若不考虑体积变化，则：
合成氨反应的速率
【交流·研讨】
1、你认为可以通过控制哪些反应条件来提 高合成氨反应的速率？ T,C,P,催 2、实验研究表明，在特定条件下，合成 氨反应的速率与各物质的浓度的关系为:
ν =κC(N2)C1.5(H2)C-1(NH3)
请根据关系式分析：各物质的浓度对反应 速率有怎样的影响？可以采取哪些措施来 提高反应速率？增大反应物浓度，减小
生成物浓度
思考： 3、根据化学平衡的知识请思考 ：要增大平衡体系中氨的含量、增大 原料的转化率可以采用哪些方法？
增大压强，降低温度，减小 生成物的浓度都可以提高原料的 转化率。
合成氨的适宜条件（理论上）
N2+3H2
2NH3(放热反应)
1、压强怎么选？
分析：①合成氨反应是体积缩小的 气体反应，增大压强既可以增大反应速 率，又能提高平衡混合物中氨的含量， 所以理论上压强越大越好。
例1、反应4NH3+5O2
4NO+6H2O 在
5升的密闭容器中进行，30秒后，NO 的
物质的量增加了0.3mol，此反应的平均
反应速率用NO来表示为多少？
v(NO)=0.002mol/（L·s）
问题1：若用O2的浓度变化来表示此反 应速率是多少？v(O2)=0.0025mol/（L·s）
问题2：v(NO)=0.002mol/（L·s） 与
【 公 关 人 员基 本礼仪 】 一 、 礼 仪 的含 义： 1、 行 为 准 则与规 范 标准 做 法 行 为 准 则：少 避老， 轻避重 (拿东 西时)， 男走外 女走内 2、 程 序 方 式(握 手 时 ， 不 能 太重或 太久， 但是一 定有力 度，表 示诚恳 ) 3、 约 定 俗 成的 习惯、 普 遍 认 可 4、 表 达 互 相尊重 、认可 、敬重 、友善 ，以建 立和谐 关系为 目的。 (化 妆 既 是 尊 重自己 又是尊 重他人 的表现 。 爱 是教育 的基础 ) 5、 是 人 们 社会 交 往 的 产 物 ，同交 往、交 际、应 酬接待 密切相 关 二 、 什 么 是公 关礼仪 (公共关 系 礼仪： 为搞好 公共关 系应有 的礼仪 )? 指公关 人员在 公共活 动中应 尊重他 人、 讲 究 理 解 的 各种程 序，是 步入社 会、适 应社会 、提高 办事能 力、提 高自己 形象的 “ 通 行 证 ” 从 西 周 到 春秋战 国“三 礼”(三 本关于 礼仪的 书) 《 周 礼 》六 篇 (也 称 《 周 官》《 周官经 》)是 讲西周 礼仪、 官制、 制度、 儒家思 想的综 合产物 《 仪 礼 》 17篇 春秋 战国时 期礼制 汇编 《 礼 记 》49篇 稀罕 戴圣所 编 也 叫《小
戴 记 》 《 小 戴礼记 》 讨论 秦汉和 秦汉以 前的礼 仪文选 。。。 现代礼 仪基本 源于 “ 三 礼 ” ， 留传至 今 三 、 公 关 礼仪 的本质 与基本 原则 本 质 ： 追求 和创造
真 善 美 ， 即 追求人 与人之 间、社 会组织 之间的
第二节 化学的快慢—
化学反应速率
学习目标
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，因此压强也 不宜过高。
综合以上两点，实际生产中压强一般 选择在10MPa—100MPa之间。
2、温度怎么选择？
①因为正反应方向是放热的反应，所 以降低温度有利于提高平衡混合物中氨的 含量。
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。