化學反應速率化學平衡移動原理應 用

1、工業(yè)合成氨適宜條件的選擇-德國化學家德國化學家：哈哈 伯伯 N2 (g) +3H2 (g) 2NH3(g) H= -92.4KJ/mol選修選修4教材：教材：32頁頁4題題研究背景：研究背景： 常溫常壓下，合成氨常溫常壓下，合成氨的反應進行得非常慢，幾的反應進行得非常慢，幾乎不能覺察；達到平衡時，乎不能覺察；達到平衡時，氨的產(chǎn)量還很低。氨的產(chǎn)量還很低。也就是說：也就是說： 反應速率慢反應速率慢 反應程度小反應程度小1 1、此反應為可逆反、此反應為可逆反應應2 2、正反應為氣體體積縮小的反應、正反應為氣體體積縮小的反應3 3、正反應為放熱反應、正反應為放熱反應 N2 (g) +3H2 (g) 2

2、NH3(g) H= -92.4KJ/mol快快多多 加快加快反應速率反應速率 提高提高氨平衡含量氨平衡含量 提高提高氨的日產(chǎn)量氨的日產(chǎn)量體系溫度體系溫度催化劑催化劑體系壓強體系壓強反應物濃度反應物濃度體系溫度體系溫度-合成氨工業(yè)中，采用：合成氨工業(yè)中，采用： 低溫好低溫好 還是高溫好？還是高溫好？ 1000L 50MPa 1000L 50MPa 合成氨的實驗數(shù)據(jù)：合成氨的實驗數(shù)據(jù)： V(NV(N2 2) ): V(HV(H2 2)= 1:3)= 1:3現(xiàn)有不同時間、不同溫度平衡狀態(tài)下氨氣的體積百分含量，請酌情填充下表現(xiàn)有不同時間、不同溫度平衡狀態(tài)下氨氣的體積百分含量，請酌情填充下表 平時平時衡

3、間衡間氨氨含含量量溫溫 度度單位單位時間時間氨產(chǎn)氨產(chǎn)量量L/aV% 合成氨工業(yè)中：合成氨工業(yè)中：常采用常采用400-500400-500 體系溫度體系溫度催化劑催化劑體系壓強體系壓強反應物濃度反應物濃度催化劑的催化劑的活性活性催化劑的催化劑的中毒中毒催化劑的催化劑的價格價格餓（餓（OsOs）釕（釕（RuRu）鉑（鉑（PtPt）鐵（鐵（FeFe） 目前，合成氨工業(yè)中公認的目前，合成氨工業(yè)中公認的 最合適的催化劑最合適的催化劑鐵催化劑鐵催化劑幾種鐵催化劑的溫度指標幾種鐵催化劑的溫度指標催化劑催化劑體系溫度體系溫度體系壓強體系壓強反應物濃度反應物濃度體系壓強體系壓強 -合成氨工業(yè)中，采用：合成氨工業(yè)

4、中，采用： 高壓好高壓好 還是低壓好？還是低壓好？不同條件下平衡混合氣中氨的含量不同條件下平衡混合氣中氨的含量( (體積分數(shù)體積分數(shù)) ) ( (原料其中原料其中N N2 2和和H H2 2的體積比是的體積比是1:3 )1:3 )壓壓強強氨氨含含量量溫溫 度度V -在合成氨工業(yè)中，在合成氨工業(yè)中， 增大體系的壓強：增大體系的壓強： 既有利于既有利于加快反應速率，加快反應速率， 又有利于又有利于提高平衡混合物中氨提高平衡混合物中氨 氣的體積分數(shù)。氣的體積分數(shù)。100 MPaH2N2NH3實驗資料記載：實驗資料記載：體系壓強過大體系壓強過大1 1、生產(chǎn)設備、生產(chǎn)設備要求耐壓力大，要求耐壓力大，材料

5、需求過高，材料需求過高，影響綜合經(jīng)濟影響綜合經(jīng)濟效益；效益；2 2、高壓下氫、高壓下氫氣小分子能穿氣小分子能穿透容器壁外溢。透容器壁外溢。體系壓強體系壓強（MPaMPa）0.60.50.40.30.20.1NHNH3 3% %20 40 60 80 100 一定溫度下，壓強增大時一定溫度下，壓強增大時氨的平衡含量是否一定顯著變化？氨的平衡含量是否一定顯著變化？ - -目前，我國合成氨目前，我國合成氨工中，采用的壓強：工中，采用的壓強：20MPa-50MPa不同條件下平衡混合氣中氨的含量不同條件下平衡混合氣中氨的含量( (體積分數(shù)體積分數(shù)) ) ( (原料其中原料其中N N2 2和和H H2 2

6、的體積比是的體積比是1:3 )1:3 )壓壓強強氨氨含含量量溫溫 度度H2、N2合成合成氨氣氨氣造氣造氣水煤水煤氣法氣法制取制取H2凈化凈化反應反應需需H2N2分離液分離液態(tài)氨態(tài)氨多余多余N2、H2循環(huán)使用循環(huán)使用現(xiàn)代合成氨工業(yè)主要流程現(xiàn)代合成氨工業(yè)主要流程此流程圖還體現(xiàn)了哪些提高氨氣產(chǎn)量的措施？此流程圖還體現(xiàn)了哪些提高氨氣產(chǎn)量的措施？（1 1）必須除去原料氣中）必須除去原料氣中COCO的原因是什么？的原因是什么？（2 2）醋酸二氨合銅（）醋酸二氨合銅（）吸收）吸收COCO的適宜條件是什么？的適宜條件是什么？（3 3）吸收）吸收COCO后的醋酸銅氨液，經(jīng)過適當處理又可再生，后的醋酸銅氨液，經(jīng)過

7、適當處理又可再生，恢復其吸收恢復其吸收COCO的能力以循環(huán)使用，醋酸銅氨液再生的的能力以循環(huán)使用，醋酸銅氨液再生的適宜條件是什么？適宜條件是什么？請分析下列問題：請分析下列問題：即時反饋即時反饋2、Fenton法常用于處理含難降解有機物的工業(yè)廢水，通常是在法常用于處理含難降解有機物的工業(yè)廢水，通常是在調節(jié)好調節(jié)好PH和濃度的廢水中加入和濃度的廢水中加入H2O2，所產(chǎn)生的羥基自由基能氧，所產(chǎn)生的羥基自由基能氧化降解污染物?，F(xiàn)運用該方法降解有機污染物化降解污染物?，F(xiàn)運用該方法降解有機污染物p-CP，探究有關，探究有關因素對該降解反應速率的影響。因素對該降解反應速率的影響。實驗設計實驗設計控制控制p

8、-CP的初始濃度相同，恒定實驗溫度在的初始濃度相同，恒定實驗溫度在298K或或313K（其余實驗條件見下表），設計如下對比試驗。（其余實驗條件見下表），設計如下對比試驗。（1）請完成以下實驗設計表（表中不要留空格）。）請完成以下實驗設計表（表中不要留空格）。 31336.00.30探究探究PH對降解對降解反應速率的影響反應速率的影響810-6H2O2高溫條件下易分解高溫條件下易分解取樣后加入取樣后加入NaOH溶液中，調節(jié)溶液中，調節(jié)PH約為約為10，反應可以迅速停止反應可以迅速停止反應速率趨近于反應速率趨近于0請回答下列問題（均不考慮溫度變化對催化劑請回答下列問題（均不考慮溫度變化對催化劑催化效率的影響）：催化效率的影響）：（1）在上述條件下反應能夠自發(fā)進行，）在上述條件下反應能夠自發(fā)進行， 則反應的則反應的 0（填寫（填寫“”、“”、“=”）（2）前）前2s內的平均反應速率內的平均反應速率 v(N2)=_。（3）在該溫度下，反應的平衡常數(shù)）在該溫度下，反應的平衡常數(shù)K= 。（4）假設在密閉容器中發(fā)生上述反應，達到平衡時）假設在密閉容器中發(fā)生上述反應，達到平衡時下列措施能提高下列措施能提高NO轉化率的是轉化率的是 。A選用更有效的催化劑選用更有效的催化劑 B升高反應體系的溫度升高反應體系的溫度C降低反應體系的溫度降低反應體