上學(xué)期高二化學(xué)合成氨條件的選擇 人教版

1、第三節(jié)第三節(jié) 合成氨條件的選擇合成氨條件的選擇一一 應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理, ,選擇合成氨的適宜條件選擇合成氨的適宜條件1、選擇生產(chǎn)條件的目的是什么？、選擇生產(chǎn)條件的目的是什么？盡可能加快反應(yīng)速率和提高產(chǎn)物產(chǎn)率盡可能加快反應(yīng)速率和提高產(chǎn)物產(chǎn)率2、選擇生產(chǎn)條件的依據(jù)是什么？、選擇生產(chǎn)條件的依據(jù)是什么？ 外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響衡的影響3 3、合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)：、合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)+92.4kJ(1體積體積) (3體積體積) (2體積體積) 可逆反應(yīng)可逆反應(yīng) 正反應(yīng)氣體體積縮小

2、正反應(yīng)氣體體積縮小 正反應(yīng)是放熱反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)4、填寫(xiě)下表、填寫(xiě)下表 使氨生產(chǎn)快使氨生產(chǎn)快（速率分析）（速率分析）使氨生成多使氨生成多(平衡分析）平衡分析） 壓強(qiáng)壓強(qiáng) 溫度溫度 催化催化劑劑高壓高壓高溫高溫使用使用高壓高壓低溫低溫不影響不影響5、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?jǐn)?shù)體積分?jǐn)?shù)) (原料其中原料其中N2和和H2的體積比是的體積比是1:3 )31.457.579.892.698.81108Pa23.142.265.284.295.46107Pa9.119.138.264.286.42107Pa4.510.625.152.081.51107Pa

3、13.826.447.071.089.93107Pa0.050.10.42.215.3 1105Pa 4000C 6000C 5000C 3000C 2000C壓壓強(qiáng)強(qiáng)氨氨含含量量溫溫 度度討論：討論：能否用過(guò)量氮?dú)馓岣邭錃廪D(zhuǎn)能否用過(guò)量氮?dú)馓岣邭錃廪D(zhuǎn)化率？工業(yè)合成氨是否采用此方法？化率？工業(yè)合成氨是否采用此方法？1:1 1:2 1:3 1:4 1:5 1:6 0.60.50.40.30.20.1NH3%N2:H26、適宜條件、適宜條件:(速率較快速率較快,轉(zhuǎn)化率適中催化劑活性最大轉(zhuǎn)化率適中催化劑活性最大)溫度溫度: 500 C0壓強(qiáng)壓強(qiáng): 210 510 Pa（200500atm）77(有利于

4、氨的合成有利于氨的合成,對(duì)動(dòng)力、材料強(qiáng)度、對(duì)動(dòng)力、材料強(qiáng)度、設(shè)備制造要求適中設(shè)備制造要求適中)催化劑：鐵觸媒催化劑：鐵觸媒(以鐵為主體的多成分催化劑以鐵為主體的多成分催化劑) 使反應(yīng)物在較低溫度下較快的進(jìn)行反應(yīng)。使反應(yīng)物在較低溫度下較快的進(jìn)行反應(yīng)。濃度：將生成的氨及時(shí)從混合氣中分離出來(lái)，濃度：將生成的氨及時(shí)從混合氣中分離出來(lái)， 且向循環(huán)氣中不斷補(bǔ)充且向循環(huán)氣中不斷補(bǔ)充 N2、H2（1:3)。7 7、選擇適宜生產(chǎn)條件的原則：、選擇適宜生產(chǎn)條件的原則：(1)(1)既要注意外界條件對(duì)二者影響一既要注意外界條件對(duì)二者影響一致性致性, ,又要注意對(duì)二者影響的矛盾性。又要注意對(duì)二者影響的矛盾性。(2)(2

5、)既要注意溫度、催化劑對(duì)速率影既要注意溫度、催化劑對(duì)速率影響的一致性響的一致性, ,又要注意催化劑的活性又要注意催化劑的活性對(duì)溫度的限制。對(duì)溫度的限制。(3)(3)既要注意理論上的需要既要注意理論上的需要, ,又要注意又要注意實(shí)際可能性。實(shí)際可能性。討論題：討論題：分析討論：反應(yīng)分析討論：反應(yīng) 2SO2+O2 2SO3 +Q 適宜適宜 的生產(chǎn)條件的生產(chǎn)條件常壓，常壓，400500 C，V2O5催化劑并催化劑并使用過(guò)量空氣使用過(guò)量空氣098.397.796.794.992.985.6 5500C99.399.098.697.896.993.5 5000C99.799.699.599.298.69

6、7.5 4500C99.999.999.999.799.699.2 4000C100atm50atm25atm10 atm5atm1atmPTSO2轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率 2SO2+O2 2SO3 不同條件下不同條件下SO2轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率 (原料其中原料其中SO2和空氣的體積比是和空氣的體積比是1:3 )二、合成氨工業(yè)簡(jiǎn)述：二、合成氨工業(yè)簡(jiǎn)述：1、主要流程：、主要流程：原料氣制取原料氣制取 凈化凈化 壓縮壓縮 合成合成 分離分離 液氨液氨2、原料氣制?。涸蠚庵迫。嚎諝饪諝鈮嚎s壓縮碳碳液態(tài)空氣液態(tài)空氣 N2(先逸出先逸出) 物理方法物理方法蒸發(fā)蒸發(fā)CO2(+N2) N2 化學(xué)方法化學(xué)方法 分離出分離出CO

7、2制氮?dú)庵频獨(dú)?制氫氣制氫氣:水蒸氣水蒸氣 CO+H2 CO2+H2 H2 熾熱碳熾熱碳H2O(氣氣)分離出分離出CO2 C(S)+H2O(g) CO(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)練習(xí)練習(xí): :1、在合成氨工業(yè)中，為增加氨的日、在合成氨工業(yè)中，為增加氨的日產(chǎn)量，下列變化過(guò)程中不能使平衡產(chǎn)量，下列變化過(guò)程中不能使平衡向右移動(dòng)的是（向右移動(dòng)的是（ ） A. 不斷將氨分離出來(lái)不斷將氨分離出來(lái) B. 使用催化劑使用催化劑 C. 采用采用5000C左右的溫度左右的溫度 D. 采用采用21075107Pa的壓強(qiáng)的壓強(qiáng)2. 接觸法制硫酸時(shí)，接觸法制硫酸時(shí)，SO2催化氧化

8、適催化氧化適宜的溫度是宜的溫度是5000C,其理由是其理由是(1)_(2)_(3)_。此反應(yīng)是氣體。此反應(yīng)是氣體體積縮小的反應(yīng)，但工業(yè)生產(chǎn)中并未體積縮小的反應(yīng)，但工業(yè)生產(chǎn)中并未采用加壓措施的原因是采用加壓措施的原因是_,為提高為提高SO2的轉(zhuǎn)化率，工業(yè)上常使用的轉(zhuǎn)化率，工業(yè)上常使用的方法是的方法是_。加快反應(yīng)速率加快反應(yīng)速率提高催化劑活性提高催化劑活性溫度過(guò)高不利于溫度過(guò)高不利于SO3生成生成常壓下常壓下SO2轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高率已經(jīng)很高通入過(guò)量空氣通入過(guò)量空氣 3、 工業(yè)上用以合成氨的原料之一工業(yè)上用以合成氨的原料之一 氫氣，有一種來(lái)源是取自石油氣。有人氫氣，有一種來(lái)源是取自石油氣。有人設(shè)計(jì)了以下反應(yīng)途徑，假設(shè)反應(yīng)都能進(jìn)設(shè)計(jì)了以下反應(yīng)途徑，假設(shè)反應(yīng)都能進(jìn)行，你認(rèn)為最合理的是（行，你認(rèn)為最合理的是（ ） A. C3H8 C+H2 B. C3H8 C3H6+H2 C. C3H8+H2O CO+H2 D. C3H8+O2 CO2+H2O H2O H2+O2及高溫及高溫高溫脫氫高溫脫氫催化劑催化劑電解電解4、在合成氨反應(yīng)中，入口氣體體、在合成氨反應(yīng)中，入口氣體體積比積比 N2:H2: