高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 化學(xué)反應(yīng)調(diào)控 課件

化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控2022一輪復(fù)習(xí)2022屆新高考新課改1合成氨反應(yīng)的原理分析Partone

工業(yè)合成氨的反應(yīng):N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H<0有哪些特點？(1)可逆性：反應(yīng)為可逆反應(yīng)(2)體積變化：正反應(yīng)是氣體體積縮小的反應(yīng)(3)焓變：ΔH<0，熵變：ΔS<0

已知在298K時，ΔH＝－92.2kJ·mol－1;ΔS＝－198.2J·K－1·mol－1請根據(jù)反應(yīng)的焓變和熵變分析在298K時合成氨反應(yīng)能否正向自發(fā)進(jìn)行？△G=△H－T△S=－33.14kJ·mol－1＜0，可以自發(fā)

K(298K)=4×106,接近完全1.合成氨反應(yīng)的特點分析假如你是合成氨的工程師，工業(yè)生產(chǎn)時主要考慮的問題？（3）省（4）好（環(huán)境、設(shè)備等）（2）快（1）多即提高氨的含量——化學(xué)平衡問題即提高單位時間里氨的產(chǎn)量——化學(xué)反應(yīng)速率問題【思考.交流】N2(g)+3H2(g)2NH3(g)N2:空氣中分離；H2:C+H2O(g)=CO+H2【資料卡片】：NH3含量的實驗測定結(jié)果

圖1:平衡混合物中氨的含量與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系溫度升高，氨的含量降低壓強(qiáng)增大，氨的含量增大圖2：NH3的平衡體積分?jǐn)?shù)隨投料比變化的曲線高壓、低溫n(N2):n(H2)=1:3最優(yōu)2、合成氨反應(yīng)的特點分析條件溫度壓強(qiáng)催化劑濃度原理分析

選用條件400～500℃10～30MPa鐵觸媒n(N2):n(H2)＝1：2.8理由與補(bǔ)充1.不采用低溫的理由：2.升高溫度能提高化學(xué)反應(yīng)速率，但工業(yè)合成氨溫度不能太高的理由是：合成氨時不采用更高壓強(qiáng)的理由:

選擇催化劑理由:從濃度的角度思考，可以采取哪些措施提高NH3轉(zhuǎn)化率：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，轉(zhuǎn)化率降低；400～500_℃催化劑活性最大，升高溫度，催化劑活性減弱(催化劑失活)低溫有利于提高原料的平衡轉(zhuǎn)化率在高溫、高壓下，N2和H2的反應(yīng)速率仍然很慢壓強(qiáng)越大越好在500℃和30MPa時，平衡混合物中NH3的體積分?jǐn)?shù)及平衡時N2和H2的轉(zhuǎn)化率仍較低

壓強(qiáng)越大，對材料的強(qiáng)度和設(shè)備的制造要求也越高，需要的動力也越大，這將會大大增加生產(chǎn)投資，并可能降低綜合經(jīng)濟(jì)效益

改變反應(yīng)歷程，降低反應(yīng)的活化能，使反應(yīng)物在較低溫度時能較快地進(jìn)行反應(yīng)

另外，為了防止混有的雜質(zhì)使催化劑“中毒”，原料氣必須經(jīng)過凈化

采取迅速冷卻的方法，使氣態(tài)氨變成液氨后及時從平衡混合物中分離出去；應(yīng)將NH3分離后的原料氣循環(huán)使用，并及時補(bǔ)充N2和H2，使反應(yīng)物保持一定的濃度低溫反應(yīng)速率太慢AⅣ對原料氣加壓，分離液氨，未反應(yīng)的N2和H2循環(huán)使用2工業(yè)合成適宜條件的選擇Parttwo1、選擇工業(yè)合成適宜條件的原則(1)考慮參加反應(yīng)的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)等本身因素(2)考慮影響化學(xué)反應(yīng)速率和平衡的溫度、壓強(qiáng)、濃度、催化劑等反應(yīng)條件(3)選擇適宜的生產(chǎn)條件還要考慮_______、_______、_______等情況(4)選擇適宜的生產(chǎn)條件還要考慮環(huán)境保護(hù)及社會效益等方面的規(guī)定和要求設(shè)備條件安全操作經(jīng)濟(jì)成本2、選擇工業(yè)合成適宜條件的分析角度分析角度原則要求從化學(xué)反應(yīng)速率分析從化學(xué)平衡移動分析從原料的利用率分析從實際生產(chǎn)能力分析從催化劑的使用活性分析既不能過快，又不能太慢既要注意外界條件對速率和平衡影響的一致性，又要注意二者影響的矛盾性增加易得廉價原料，提高難得高價原料的利用率，從而降低生產(chǎn)成本如設(shè)備承受高溫、高壓能力等注意催化劑的活性對溫度的限制在設(shè)備條件允許的前提下，盡量采取高溫并考慮催化劑的活性外界條件有利于加快速率的條件控制有利于平衡正向移動的條件控制綜合分析結(jié)果濃度增大反應(yīng)物的濃度增大反應(yīng)物的濃度、減小生成物的濃度催化劑加合適的催化劑不需要溫度高溫ΔH＜0低溫ΔH＞0高溫壓強(qiáng)高壓(有氣體參加)Δνg＜0高壓Δνg＞0低壓不斷地補(bǔ)充反應(yīng)物、及時地分離出生成物加合適的催化劑兼顧速率和平衡，考慮催化劑的適宜溫度在設(shè)備條