高三化学高考复习强化双基系列课件47《化学反应速率及化学平衡》 全国通用

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1、2010届高考化学复习强化双基系列课件 47化学反应速率及化学平衡(1)了解化学反应速率的概念,反应速率的表示方法。理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率的影响。(2)了解化学反应的可逆性。理解化学平衡的含义及其与反应速率之间的联系。考纲要求考纲要求化学反应速率(3)理解理解勒夏特列原理的含义。勒夏特列原理的含义。理解理解浓浓度、温度、压强等条件对化学平衡移动度、温度、压强等条件对化学平衡移动的影响。的影响。(4)以合成氨工业生产为例,用化学反)以合成氨工业生产为例,用化学反应速率和化学平衡的观点应速率和化学平衡的观点理解理解工业生产工业生产的条件。的条件。一速率一速率 化学反应

2、速率化学反应速率: :用用单位时间单位时间(如每秒,每分,每小时)内反应物(如每秒,每分,每小时)内反应物浓浓度的减小度的减小或生成物或生成物浓度的增大浓度的增大来表示。来表示。V(B)= c t化学反应速率表示时的注意事项和规律?化学反应速率表示时的注意事项和规律? 注意:注意:1 1、在同一反应体系中用不在同一反应体系中用不同的物质来表示反应速率时,其数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应速率的表示必须说明用哪种物质来做标准。来做标准。2、化学化

3、学反应速率是标量,没有正负反应速率是标量,没有正负 3 3、用同一反应体系中不同物质表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。学方程式中相应的化学计量数之比。 4 4、一般来说,化学反应的速率随着反一般来说,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。速率,而不是指瞬时速率。影响因素影响因素内因内因外因外因浓度、温度、压强、催化剂浓度、温度、压强、催化剂(1 1)结论:其

4、他条件不变时,增大反结论:其他条件不变时,增大反应物的浓度,化学反应速率加快应物的浓度,化学反应速率加快1.1.浓度浓度对化学反应速率的影响对化学反应速率的影响 对于气态反应中的固体或液体物质,对于气态反应中的固体或液体物质,反应在其表面进行,它们的反应在其表面进行,它们的“浓度浓度”是不变的,因此,不用液体和固是不变的,因此,不用液体和固体物质表示化学反应速率。体物质表示化学反应速率。2.2.压强压强对化学反应速率的影响对化学反应速率的影响(1 1)结论:对于有气体参加的反应)结论:对于有气体参加的反应来说,其他条件不变时,增大压强,来说,其他条件不变时,增大压强,化学反应速率加快化学反应速

5、率加快注意:改变压强就是改变单位体积注意:改变压强就是改变单位体积内气体的浓度,如果系统的压强虽内气体的浓度,如果系统的压强虽然发生了变化,但是单位体积内气然发生了变化,但是单位体积内气体的浓度并不发生改变时,反应速体的浓度并不发生改变时,反应速率也不改变。率也不改变。(2 2)原因:增大压强,体积减小,)原因:增大压强,体积减小,相当于增大浓度相当于增大浓度3.3.温度温度对化学反应速率的影响对化学反应速率的影响(1 1)结论:其他条件不变时,升高)结论:其他条件不变时,升高温度,化学反应速率加快温度,化学反应速率加快原因:其它条件不变时,温度升高,原因:其它条件不变时,温度升高,活化分子百

6、分数活化分子百分数增加,单位时间内有增加,单位时间内有效碰撞次数增加,化学反应速率加快效碰撞次数增加,化学反应速率加快 。反之,减慢。反之,减慢。 0808上海上海 等质量的铁与过量的盐酸在不同的等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应,测定在不同时间实验条件下进行反应,测定在不同时间t t产生产生气体体积气体体积V V的数据,根据数据绘制得到图的数据,根据数据绘制得到图1 1,则曲线则曲线a a、b b、c c、d d所对应的实验组别可能是所对应的实验组别可能是( )A A4 42 23 31 1 B B1 12 23 34 4C C3 34 42 21 1 D D1 12 24 4

7、3 3C C4.4.催化剂催化剂对化学反应速率的影响对化学反应速率的影响(1 1)结论:适当的催化剂能加快化学反)结论:适当的催化剂能加快化学反应速率应速率原因:其它条件不变时,加催化剂,反原因:其它条件不变时,加催化剂,反应所需能量降低,应所需能量降低,活化分子百分数活化分子百分数增加,增加,反应速率加快。反应速率加快。08海南海南反反应A(g)+B(g) C(g) +D(g)过程中能量程中能量变化如化如图,回答下列,回答下列问题。(3)反反应体系中体系中加入催化加入催化剂对反反应热是否有影响是否有影响? 原因是原因是:(4)在反应体系中加入催化剂,反应速率在反应体系中加入催化剂,反应速率增

8、大,增大,E1和和E2的变化是的变化是: _、_(填填“增大增大”“减小、减小、”“不变不变”)。催化剂不改变催化剂不改变平衡的移动。平衡的移动。 不影响不影响减小减小减小减小返回返回化学平衡一、化学平衡的建立一、化学平衡的建立思考:是否所有的化学反应中都存在平衡?思考:是否所有的化学反应中都存在平衡?1、化学平衡的研究对象、化学平衡的研究对象v可逆反应的概念:可逆反应的概念: 同一条件同一条件下既能向正向进行,下既能向正向进行,同时同时又能又能向逆向进行的反应。向逆向进行的反应。v可逆反应的特征:可逆反应的特征: 不能向一个方向完全进行到底,反应不能向一个方向完全进行到底,反应物的转化率不能

9、达到物的转化率不能达到100%100%已已知知反反应应过过程程中中某某一一时时刻刻SOSO2 2,O O2 2,SOSO3 3的的浓浓度度分分别别为为0.2mol/L0.2mol/L,0.1 0.1 mol/Lmol/L,0.2 0.2 mol/Lmol/L,当当反反应应达达到到平平衡衡时时,可可能能存存在在的的数据是(数据是( )A A、SOSO2 2为为0.2mol/L0.2mol/L,O O2 2为为0.2mol/L0.2mol/LB B、SOSO2 2为为0.25mol/L0.25mol/LC C、SOSO2 2,SOSO3 3均为均为0.15 mol/L0.15 mol/LD D、S

10、OSO3 3为为0.4 mol/L0.4 mol/L例例在一密闭容器中进行下列反应:在一密闭容器中进行下列反应:2SO2(气)(气)+O2(气)(气) 2SO3(气)(气)B2 2、概括什么是化学平衡状态呢?、概括什么是化学平衡状态呢? 在一定条件下的可逆反应在一定条件下的可逆反应里,正反应速率和逆反应速率相里,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等,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态,称为化学平衡保持不变的状态,称为化学平衡状态,简称化学平衡。状态,简称化学平衡。 化学平衡的前提:化学平衡的前提: 实质:实质: 标志:标志:一定条件、一定条件、可逆反应可逆反应V正正=V逆

11、,不等于逆,不等于0反应混合物中各组分浓度保反应混合物中各组分浓度保持不变。持不变。5.5.化学平衡的特征:化学平衡的特征:(1 1)逆逆:可逆反应:可逆反应(2 2)等等: v v正正=v=v逆逆(3 3)定定:反应混合物各组分浓度保持:反应混合物各组分浓度保持 不不变变(4 4)动动:动态平衡:动态平衡(5) 5) 变变:条件改变,平衡发生移动:条件改变,平衡发生移动(6) (6) 同:同:不同途径可以达到相同的化学平不同途径可以达到相同的化学平衡状态衡状态思考:平衡时反应混合物中各组思考:平衡时反应混合物中各组分的浓度保持不变,在平衡体系分的浓度保持不变,在平衡体系中还有哪些量保持不变?

12、中还有哪些量保持不变?v平衡状态达到的标准:平衡状态达到的标准:vmA+ nB= xC + yDmA+ nB= xC + yD1 1、直接:、直接:VV正正=V=V逆逆化学键断裂化学键断裂= =化学键生成化学键生成各组分浓度保持不变各组分浓度保持不变 判断达到化学平衡状态的标志:判断达到化学平衡状态的标志:2 2、间接:、间接: (相关物理量恒定不变)(相关物理量恒定不变)动态平衡的建立会建立一系列相对静动态平衡的建立会建立一系列相对静止的量止的量压强压强体系颜色体系颜色混合气体的平均分子量混合气体的平均分子量密度密度例:在一定温度下的恒容容器中例:在一定温度下的恒容容器中, ,当下当下列物理

13、量不再发生变化时列物理量不再发生变化时, ,表明反应表明反应: : A A( (固固) )+3B+3B( (气气) ) 2C 2C( (气气) )+D+D( (气气) )已达平衡已达平衡状态的是状态的是 ( ) ( ) A. A.混合气体的压强混合气体的压强 BB.混合气体的密度混合气体的密度C.生成生成C、D物质的量比为物质的量比为2:1D.气体的总物质的量气体的总物质的量 例例能够充分说明在恒温下的密闭容器中,能够充分说明在恒温下的密闭容器中,反应反应2SO2+O2 2SO3已达平衡状态的标志已达平衡状态的标志是(是( )A、容器中、容器中SO2,O2和和SO3共存共存B、SO2和和SO3

14、的物质的量浓度相等的物质的量浓度相等C、容容器器中中SO2,O2,SO3的的物物质质的的量量之之比比为为2:1:2D、反应器内压强不随时间变化而变化、反应器内压强不随时间变化而变化D利用平衡的观点解释下列问题:()用饱和利用平衡的观点解释下列问题:()用饱和的食盐水收集的食盐水收集l l()在饱和的()在饱和的CaSOCaSO溶液中加入饱和的溶液中加入饱和的CaClCaCl 溶液有何现象?溶液有何现象?因为因为CaClCaCl溶解度较大,所以溶解度较大,所以CaClCaCl饱和溶液中饱和溶液中C C(Ca(Ca2 2) )较大较大CaSO溶解溶解结晶结晶CaSO增大了增大了的浓度,平衡左移溶液

15、变浑的浓度,平衡左移溶液变浑浊,有白色沉淀浊,有白色沉淀化学平衡移动方向的判断:化学平衡移动方向的判断:“勒沙特列原理勒沙特列原理”怎样理解怎样理解“减弱减弱”影响平衡移动因素:浓度影响平衡移动因素:浓度/ /压强压强/ /温度温度阿阿例例FeClHO Fe(OH)HCl答案答案(),()(),()(1)(1)加加g gO O(2)(2)加热加热(3)(3)加加NaNaH(4)H(4)加加Cl(5)Cl(5)压强压强若要使水解平衡向正反应方向移动若要使水解平衡向正反应方向移动:压强:压强:对气体来讲,实际是浓度的问题对气体来讲,实际是浓度的问题增大压强增大压强 体积缩小体积缩小 浓度增大浓度增

16、大正增大,逆增大但正,逆增正增大,逆增大但正,逆增大的倍数不一定相同大的倍数不一定相同讨论:讨论:(气(气)+H2O(气)气)(气)(气)(气)(气)增大压强,平衡是否移动?增大压强,平衡是否移动?增大增大的物质的量减小的物质的量减小加压加压体积减小体积减小平衡右移平衡右移加入加入压强增大,体积不变:压强增大,体积不变:压强不变,体积增大:压强不变,体积增大:平衡不移动平衡不移动平衡左移平衡左移小结:小结: 平衡移动的结果是部分抵消条件的改变平衡移动的结果是部分抵消条件的改变体积减小体积减小浓度增大浓度增大颜色变深颜色变深思考:思考:(气)(气)(气)(气)增大压强有何现象?增大压强有何现象?

17、加压加压平衡正向移动平衡正向移动升温,升温,正正增大,增大,逆逆增大向吸热方增大向吸热方向移动向移动降温,降温,正正减小,减小,逆逆减小,向放热方减小,向放热方向移动向移动温度:温度:qZ(g)qZ(g)的的H Hq,q,在恒容密闭容器中反应在恒容密闭容器中反应达到平衡时,下列说法正确的是达到平衡时,下列说法正确的是( )( )A.A.通入稀有气体使压强增大,平衡将正向移通入稀有气体使压强增大,平衡将正向移动动B.XB.X的正反应速率是的正反应速率是Y Y的逆反应速率的的逆反应速率的m/nm/n倍倍C.C.降低温度,混合气体的平均相对分子质量降低温度,混合气体的平均相对分子质量变小变小D.D.

18、增加增加X X的物质的量,的物质的量,Y Y的转化率降低的转化率降低0606重庆重庆 已知反应已知反应mX(g)+nY(g)mX(g)+nY(g)B B化学平衡图象分析化学平衡图象分析1 1、四看、四看: :看曲线的起点看曲线的起点; ;看曲线的转折点看曲线的转折点; ;看看曲线的变化趋势曲线的变化趋势; ;看曲线的终点。看曲线的终点。2 2、先拐先平:如在转化率时间图象中,先、先拐先平:如在转化率时间图象中,先出现拐点的,即先达到平衡(一般相应反应出现拐点的,即先达到平衡(一般相应反应速率较快)。速率较快)。3 3、定一论二:有的图象中有三个变量时,必、定一论二:有的图象中有三个变量时,必须

19、先确定一个量不变(常用作垂线法比较)再须先确定一个量不变(常用作垂线法比较)再讨论另外两个量的关系。讨论另外两个量的关系。例例:下图是下图是的反应速的反应速 率随时间的变化曲线率随时间的变化曲线:(1)T0时反应从哪里开始时反应从哪里开始?向哪方进行向哪方进行?(2)T1T2 T3时刻分别改变了什么条件时刻分别改变了什么条件?平衡移动的方向怎样平衡移动的方向怎样?V(正正)V(正正)V(正正)V(正正)V(逆逆)V(逆逆)V(逆逆)V(逆逆)T1T2T3v时间时间T0例例:在一密闭容器中发生反应在一密闭容器中发生反应:A(g)+3B(g) 2C(g);Hp+qm+np+q(B)(B)正反应吸热

20、,正反应吸热,m+np+q m+np+q (C)(C)正反应放热,正反应放热,m+np+qm+np+q m+np+q 二、物质的含量二、物质的含量 - -转化率转化率- -温度温度- -压强图像压强图像 下图表示反应:下图表示反应:mA(g) + nB(g) pC(g)+qD(g); mA(g) + nB(g) pC(g)+qD(g); H在在达平衡时达平衡时C C的百分含量与压强和温度之间的的百分含量与压强和温度之间的关系,下列说法正确的是关系,下列说法正确的是( )( ) (A) H p+q(B) H 0 m+n=p+q(C) H 0 m+n 0 m+n=p+qBC%C% 下下图图是是不不

21、同同温温度度和和压压强强对对下下列列平平衡衡的的影影响响:2A(g) 2B(g)+C(g); 2A(g) 2B(g)+C(g); H0 (P(P1 1P0)中中NO 的最大转化率与温度的最大转化率与温度的关系曲线。图中坐标有的关系曲线。图中坐标有A A、B B、C C、D D、E 5E 5点,点,其中表示未达平衡状态且其中表示未达平衡状态且V V正正VV逆逆的点是的点是 。ABCEDC点点TNO转转化化率率返回返回等效平衡等效平衡的判断方法:等效平衡的判断方法:化学平衡状态的建立与条件化学平衡状态的建立与条件(如浓如浓度、温度、压强度、温度、压强)有关,与途径无有关,与途径无关。建立平衡状态通

22、常有关。建立平衡状态通常有4条途径:条途径:正向建立;正向建立;逆向建立;逆向建立;从中从中间某状态建立;间某状态建立;反应物分批加入。反应物分批加入。对不同的起始状态,通常假定反应对不同的起始状态,通常假定反应沿某一方向进行到底,将所得物质沿某一方向进行到底,将所得物质的量与标准状态比较,规律如下:的量与标准状态比较,规律如下:反应前后气体体积之和不等的可逆反应前后气体体积之和不等的可逆反应,如反应,如2SO2+O2 2SO3,恒温、恒恒温、恒容容投料相同,或投料相同,或恒温、恒压恒温、恒压投料成比投料成比例,即为等效平衡。例,即为等效平衡。反应前后气体体积之和相等的可逆反应前后气体体积之和

23、相等的可逆反应,如反应,如2HI(g) I2(g)+H2(g),恒温、,恒温、恒容,或恒温、恒压,两种情况均是恒容,或恒温、恒压,两种情况均是投料成比例,即为等效平衡。投料成比例,即为等效平衡。一定温度下,在恒容密一定温度下,在恒容密闭容器中容器中发生如下反生如下反应:2A(g) + B(g) 3C(g),若反,若反应开始开始时充充入入2 mol A和和2 mol B,达平衡后,达平衡后A的体的体积分数分数为a %。其他条件不。其他条件不变时,若按下列四种配,若按下列四种配比作比作为起始物起始物质,平衡后,平衡后A的体的体积分数等于分数等于a %的是的是( )A2 mol C B2 mol A

24、、1 mol B和和1 mol He(不参加反(不参加反应)C1 mol B和和1 mol C D2 mol A、3 mol B和和3 mol CD大于大于a%大于大于a%小于小于a%例题:将装有例题:将装有1mol HI的密闭容器加热,的密闭容器加热,部分分解为部分分解为H2和和I2,并达平衡此时,并达平衡此时I2的体积分数为的体积分数为X,若在该容器中加入,若在该容器中加入2mol HI ,加热到相同的温度,达平衡,加热到相同的温度,达平衡时时I2的体积分数为的体积分数为Y,则与的关,则与的关系是()系是()在相同条件下,体积相同的两容器甲与在相同条件下,体积相同的两容器甲与乙,甲充入乙,

25、甲充入1g SO2,1g O2;乙充入;乙充入2gSO2,2gO2下列叙述错误的是()下列叙述错误的是()反应速率乙甲反应速率乙甲平衡后平衡后的浓度乙甲的浓度乙甲SO2的转化率乙甲的转化率乙甲平衡后平衡后的体积分数乙甲的体积分数乙甲在等温等容条件下:在等温等容条件下:2(气气) +(气气) (气气)+(气气)现分别从两条途径达平衡:现分别从两条途径达平衡:A、B起始浓度均为起始浓度均为molL.D起始浓度分别为起始浓度分别为mol,mol下面正确的是()下面正确的是()A D达平衡时,途径达平衡时,途径混合气体的密度为途径混合气体的密度为途径密度的密度的/达平衡时,达平衡时,(速率相等)(速率

26、相等)两条途径最终达平衡时,体系内混合气两条途径最终达平衡时,体系内混合气体的体积分数不相同体的体积分数不相同两条途径最终达平衡时,体系内混合气两条途径最终达平衡时,体系内混合气体的体积分数相同体的体积分数相同在一真空密闭容器中盛有在一真空密闭容器中盛有1molPCl5,加热到,加热到200C发生反应发生反应PCl5 (气气) PCl3 (气气)Cl (气气)达平衡时,达平衡时,PCl5所占体积百分数为所占体积百分数为,在同一温度同一容器中,最初投入的,在同一温度同一容器中,最初投入的是是2molPCl5,达平衡,达平衡,PCl5所占体积分数为所占体积分数为,则和的关系是(),则和的关系是()

27、 C无法确定无法确定返回返回化学平衡计算08海南卷海南卷X、Y、Z三种气体,取三种气体,取X和和Y按按1:1的物的物质的量之比混合,放入密的量之比混合,放入密闭容器中容器中发生如下反生如下反应:X+2Y 2Z ,达到平衡后,达到平衡后,测得混合气体中反得混合气体中反应物的物的总物物质的量与生成物的的量与生成物的总物物质的量之比的量之比为3:2,则Y的的转化率最接近于(化率最接近于( )A.33% B.40% C.50% D.65%D解析:由可知:解析:由可知: X + 2Y 2Z 起始:起始: 1 1 0 变化:化: a 2a 2a 平衡:平衡: 1a 12a 2a 根据根据题意有:意有: (

28、1a )+(12a)=2a23a=某温度下,将某温度下,将2mol A2mol A和和3molB3molB充入一密闭充入一密闭容器中,发生反应:容器中,发生反应:aAaA(g g)B B(g g)C C(g g)D D(g g) ,5 ,5分钟后达到平衡。已知分钟后达到平衡。已知各物质的平衡浓度的关系为各物质的平衡浓度的关系为AAa aBBCDCD,若在温度不变情况下将容器的,若在温度不变情况下将容器的体积扩大为原来的体积扩大为原来的1010倍,其倍,其A A的转化率不的转化率不发生变化,则发生变化,则B B的转化率为的转化率为( )( ) A.60% B. 24% A.60% B. 24%

29、C. 4% D. 40% C. 4% D. 40%D D多平衡体系计算多平衡体系计算: 例例题:已知在一个:已知在一个1L的密的密闭容器中放入容器中放入4molN2O5气体后会气体后会发生下列二种反生下列二种反应:N2O5(气)(气)N2O3(气)(气)O2(气);(气);在某温度下达到平衡后在某温度下达到平衡后c(O2)=4.4mol/L,c(N2O3)=1.6mol/L。求反。求反应中中N2O5的分解的分解率。率。 N2O3(气)(气)N2O(气)(气)O2(气)(气)75%所以所以:(x+y)=4.4,(x-y) =1.6;解得:;解得:x=3,y=1.4假设平衡时假设平衡时N2O5的量

30、为的量为(4x)返回返回合成氨条件的选择硫酸工业生产流程动画 硫酸的工业生产硫酸的工业生产硫酸的工业生产硫酸的工业生产沸沸 腾腾 炉炉接接 触触 室室吸吸 收收 塔塔净净化化冷冷 却却SO3+H2OH2SO4N N2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g) 2NH(g) 2NH3 3(g)(g) 2SO 2SO2 2(g)+O(g)+O2 2(g) 2SO(g) 2SO3 3(g);(g);催化剂催化剂讨论:讨论:1 1如何加快反应速率如何加快反应速率2 2如何提高如何提高SOSO3 3、NHNH3 3在平衡混合气中在平衡混合气中的含量的含量温度、浓度、压强、催化剂温度、浓度、压强、催化剂温度

31、、浓度、压强温度、浓度、压强N N2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g) (g) 2NH2NH3 3(g)(g) 2SO 2SO2 2(g)+O(g)+O2 2(g) 2SO(g) 2SO3 3(g)(g)三条件三条件(SO(SO2 2转化为转化为SOSO3 3需需1 1个大气压、个大气压、400500400500、V V2 2O O5 5作催化剂作催化剂) ) 硫酸的工业生产硫酸的工业生产硫酸的工业生产硫酸的工业生产增大反应物浓增大反应物浓度减小生成物度减小生成物浓度浓度增大反应物增大反应物浓度浓度浓度浓度无影响无影响使用催化剂使用催化剂催化剂催化剂降低温度降低温度升高温度升高温度温度温

32、度增大压强增大压强增大压强增大压强压强压强使使NHNH3 3生产得生产得多多( (从平衡分从平衡分析析) )使使NHNH3 3生产得生产得快快( (从速率分从速率分析析) ) 目的条件目的条件 选选择择 结论:结论:高温、高压、催化剂高温、高压、催化剂有利于更快的生成有利于更快的生成NHNH3 3高压、低温高压、低温有利于更多的生成有利于更多的生成NHNH3 31 1、既然增大压强能提高反应速率和、既然增大压强能提高反应速率和氨的产量,那是否工业上采用的压强氨的产量,那是否工业上采用的压强越大越好?越大越好? 3 3、催化剂对化学平衡并没有影响,那、催化剂对化学平衡并没有影响,那为何工业上还要使用催化剂?为何工业上还要使用催化剂?2 2、降低温度有利于生成氨,那是否、降低温度有利于生成氨,那是否温度越低越好?温度越低越好?【讨论题】【讨论题】 20 MPa50MPa500左右左右合成氨平衡混和物中合成氨平衡混和物中NH3体积分体积分数也只有数也只有26.4左右左右返回返回再再见

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