高一化學(xué)工業(yè)合成氨課件

1、化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)-工業(yè)合成氨化學(xué)熱力學(xué)化學(xué)動力學(xué)化學(xué)反應(yīng)的方向化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)反應(yīng)的速率合成氨反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？怎樣能促使化學(xué)平衡向合成氨方向移動？怎樣能提高合成氨反應(yīng)速率？適宜的合成氨條件工藝流程化學(xué)工藝學(xué)高壓對設(shè)備材質(zhì)、加工制造的要求、溫度的催化劑活性的影響等影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的重要因素有哪些?溫度越高,反應(yīng)速率越大壓強(qiáng)越大,反應(yīng)速率越大正催化劑加快反應(yīng)速率反應(yīng)物濃度越大,反應(yīng)速率越大升高溫度,平衡向吸熱方向移動增大壓強(qiáng),平衡向氣態(tài)物質(zhì)系數(shù)減小的方向移動催化劑對平衡無影響增大反應(yīng)物濃度,平衡正向移動復(fù)習(xí)【交流研討】合成氨反應(yīng)是一個可逆反應(yīng): N2(g)+3H2(g) 2NH3(g

2、)已知298K時: H= -92.2KJmol-1 S = -198.2JK-1mol-1請根據(jù)正反應(yīng)的焓變和熵變分析298K下合成氨反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？298K下合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)K為.（molL-1)-2書P65 一、合成氨反應(yīng)的限度【交流研討】 請利用化學(xué)平衡移動的知識分析什么條件有利于氨的合成書P65 1:1 1:2 1:3 1:4 1:5 1:6 0.60.50.40.30.20.1NH3%N2:H2_溫度、_壓強(qiáng)有利于化學(xué)平衡向生成氨的方向移動，N2、H2體積比為_時平衡混合物中氨的含量最高。增大降低1：3二、合成氨反應(yīng)的速率【交流研討】1、你認(rèn)為可以通過控制那些反應(yīng)條件來提高合成

3、氨反應(yīng)的速率？2、實驗研究表明，在特定條件下，合成氨反應(yīng)的速率與反應(yīng)的物質(zhì)的濃度的關(guān)系為: =C(N2)C1.5(H2)C-1(NH3)請你根據(jù)關(guān)系式分析：各物質(zhì)的濃度對反應(yīng)速率有哪些影響？可以采取哪些措施來提高反應(yīng)速率？書P66 3、請你根據(jù)下表所給的數(shù)據(jù)分析催化劑對合成氨反應(yīng)速率的影響：催化劑對合成氨反應(yīng)速率的影響1.升高溫度2.增大壓強(qiáng)3.增大反應(yīng)物濃度4.使用催化劑5.增大N2H2濃度,將氨及時從混合氣中分離出去使用催化劑可使合成氨反應(yīng)的速率提高上萬億倍?！窘涣餮杏憽?、既然增大壓強(qiáng)既可提高反應(yīng)速率，又可提高氨的產(chǎn)量，那么在合成氨工業(yè)中壓強(qiáng)是否越大越好？壓強(qiáng)怎么定？2、既然降低溫度有利

4、于平衡向生成氨的方向移動，那么生產(chǎn)中是否溫度越低越好？3 、催化劑對化學(xué)平衡的移動沒有影響， 在合成氨工業(yè)中要不要使用催化劑，為什么？溫度怎么選擇？要不要用催化劑？ 1、壓強(qiáng)怎么選？ 分析： 合成氨反應(yīng)是氣態(tài)物質(zhì)系數(shù)減小的氣體反應(yīng)，增大壓強(qiáng)既可以增大反應(yīng)速率，又能使平衡正向移動，所以理論上壓強(qiáng)越大越好。 但是壓強(qiáng)越大，對設(shè)備的要求高、壓縮H2和N2所需要的動力大，因此選擇壓強(qiáng)應(yīng)符合實際科學(xué)技術(shù)。 綜合以上兩點:根據(jù)反應(yīng)器可使用的鋼材質(zhì)量及綜合指標(biāo)來選擇壓強(qiáng)。實際生產(chǎn)中壓強(qiáng)一般選擇在200500大氣壓之間。 3、用不用催化劑？ 實際生產(chǎn)中選用鐵為主體的多成分催化劑（鐵觸媒），它在700K時活性最

5、高。 分析: 經(jīng)濟(jì)效益和社會效益要求化學(xué)反應(yīng)速度要快， 原料的利用率要高，單位時間的產(chǎn)量要高。 4、濃度怎么定？ N2 和H2的比例怎么定？ 增大反應(yīng)物的濃度可以增大反應(yīng)速率，減小生成物的濃度可以使平衡正向移動。從化學(xué)平衡的角度分析，在氮氣和氫氣的物質(zhì)的量比為1：3時，平衡轉(zhuǎn)化率最大，但是實驗測得適當(dāng)提高N2的濃度，即N2和H2的物質(zhì)的量比為1：2.8時，更能促進(jìn)氨的合成。 實際生產(chǎn)中的處理方法：及時將氣態(tài)氨冷卻液化分離出去；及時將氮氣和氫氣循環(huán)利用，使其保持一定的濃度。即N2和H2的物質(zhì)的量比為1：2.8（閱讀書本67頁）研討的結(jié)果根據(jù)反應(yīng)器可使用的鋼材質(zhì)量及綜合指標(biāo)來選擇壓強(qiáng) 適宜溫度 7

6、00K左右使用鐵觸媒作催化劑N2和H2的物質(zhì)的量比為1：2.8的投料比, 氨及時從混合氣中分離出去【總結(jié)】工業(yè)上利用某可逆反應(yīng)生產(chǎn)產(chǎn)品： 一般要使用催化劑：這樣可以大大加快化學(xué)反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率，也提高了經(jīng)濟(jì)效益； 選擇合適的溫度：該溫度是催化劑活性最大的溫度； 選擇合適的壓強(qiáng)：既要考慮化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡，還要考慮動力、材料、設(shè)備等。 【小結(jié)反思】例題 ：能使合成氨反應(yīng)進(jìn)行程度增大的方法是（ ）A、升高溫度 B 、降低壓強(qiáng)C、使用催化劑 D 、及時分離出氨氣D2、合成氨所需的H2可由煤和水蒸氣反應(yīng)而制得，其中一步的反應(yīng)為：CO(g)+H2O（g） CO2(g)+H2(g)（正反應(yīng)放熱）

7、，下列措施中，能提高CO轉(zhuǎn)化率的是（ ）A、增大壓強(qiáng) B、降低溫度 C、增大水蒸氣濃度 D、增大CO濃度BC3、在合成氨反應(yīng)中，入口氣體體積比 N2:H2:NH3 為6:18:1，出口氣體體積比為9:27:8，則H2的轉(zhuǎn)化率為_。25% N2+3H2 2NH3起始 6 18 1變化 X 3X 2X6-X : 1+2X=9:8 X=1.5H2轉(zhuǎn)化率= 100%=25%1.53185、關(guān)于氨的合成工業(yè)的下列說法正確的是 （ ）(A)從合成塔出來的氣體，其中氨一般占15%，所以生產(chǎn)氨的工業(yè)的效率都很低(B)由于NH3易液化，N2、H2可循環(huán)使用，則總的說來氨的產(chǎn)率很高(C)合成氨工業(yè)的反應(yīng)溫度控制在

8、500 左右，目的是使平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行(D)合成氨工業(yè)采用20 MPa - 50MPa ，是因該條件下催化劑的活性最好B6.下列反應(yīng)達(dá)到平衡時，哪種條件下生成物的含量最高：X2(g)+2Y2 (g) X2Y4 (g) （正反應(yīng)為放熱反應(yīng)）( )A.高溫 高壓 B.低溫 低壓 C.高溫 低壓 D.高壓 低溫D7.對于反應(yīng): 2SO2(g)+O2 (g) 2SO3 (g)下列判斷正確的是( )A.2體積SO2和足量O2反應(yīng),必定生成2體積SO3 B.其他條件不變,增大壓強(qiáng),平衡向右移動C.平衡時, SO2消耗速率必定等于O2的生成速率 的兩倍D.平衡時, SO2濃度必定等于O2濃度的兩倍.BC8.在一定條件下,合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡后,混合氣體中NH3的體積占25%,若反應(yīng)前后條件保持不變,則反應(yīng)后縮小的氣體體積與原反應(yīng)物體積的之比是(