高中化学 第2章 第4节 化学反应条件的优化—工业合成氨课件 鲁科版选修4.ppt

第4节化学反应条件的优化工业合成氨 晨背关键语句 理解教材新知 应用创新演练 把握热点考向 考向 第2章化学反应的方向 限度与速率 知识点二 知识点一 随堂基础巩固 课时跟踪训练 知识点三 1 增大反应物浓度和增大压强使平衡向合成氨的方向移动 2 使用催化剂 升高温度 增大压强等可提高合成氨反应的速率 3 选择合适的条件应从理论分析和生产实际考虑 1 合成氨反应是一个能自发进行的 热的 气体体积的可逆反应 2 温度 压强有利于化学平衡向生成氨的方向移动 3 在一定的温度和压强下 反应物中n2和h2的体积比为时平衡混合物中氨的含量最高 4 合成氨反应n2 g 3h2 g 2nh3 g 在298k时 h t s 0 其平衡常数k 4 1 106 mol l 1 2 只能说明反应在此条件下进行得较完全 不能说明反应速率的快慢 放 减小 降低 增大 1 3 1 利用原料气在合成塔中合成氨时 为提高n2的转化率所采取的措施是 a 高温b 高压c 使用催化剂d 增大n2的浓度解析 提高n2的转化率应使平衡向右移动 使用催化剂对平衡无影响 升高温度平衡向左移动 高压和增大n2的浓度平衡向右移动 但增大n2的浓度 n2的转化率会降低 答案 b 1 在特定条件下 合成氨反应的速率与参加反应的物质的浓度的关系式为v kc n2 c1 5 h2 c 1 nh3 由关系式可知 n2或h2的浓度 nh3的浓度 都有利于提高合成氨的速率 2 使用催化剂 可显著降低反应的 使反应速率上万亿倍 3 温度对合成氨反应的速率也有显著影响 温度越 反应进行得越快 增大 减小 活化能 提高 高 2 在一定条件下 合成氨反应的速率与各物质的浓度关系为v kc n2 c1 5 h2 c 1 nh3 下列条件不能加快反应速率的是 a 加入催化剂b 增大h2的浓度c 升高温度d 增大nh3的浓度解析 加入催化剂 升高温度均能加快反应速率 由速率方程知增大h2的浓度反应速率加快 增大nh3的浓度速率减慢 答案 d 1 合成氨反应条件的选择原则 1 尽量增大反应物的 充分利用原料 2 选择较快的 提高单位时间内的产量 3 考虑设备和技术条件 转化率 反应速率 2 合成氨反应的适宜条件 1 压强 压强越大越合成氨 但在实际生产中 应根据反应设备可使用的钢材质量及综合指标来选择压强 大致分为 和三种类型 2 温度 温度越高 反应速率 但氨的合成 在实际生产中一般控制反应温度在k左右 且在此温度时催化剂的活性 有利于 低压 中压 高压 越大 不利于 700 最大 3 催化剂 使用催化剂可以大幅度提高反应速率 合成氨生产一般选择做催化剂 4 浓度 合成氨生产通常采用n2和h2物质的量之比为的投料比 并且及时将氨气从反应混合物中分离出去 此外 还应考虑原料的价格 未转化的合成气的使用 反应热的综合利用等问题 铁 1 2 8 循环 1 由于n2在催化剂上的吸附为总反应中最难发生的步骤 适当提高n2的比例更能加快合成氨反应的进行 2 运用化学理论选择实际工业生产的条件时 要考虑实际化工生产中的动力 材料 设备 催化剂等综合因素的影响 选取适宜条件 3 工业上合成氨一般采用700k左右的温度 其原因是 适当提高氨的合成速率 提高h2的转化率 提高氨的产率 催化剂在700k时活性最大a 只有 b c d 解析 合成氨反应为放热反应 温度高 转化率低 但反应速率快 同时要考虑催化剂的活性 答案 d 例 合成氨工业对化学工业和国防工业具有重要意义 工业合成氨生产示意图如图所示 1 x的化学式为 2 图中条件选定的主要原因是 填字母编号 a 温度 压强对化学平衡的影响b 铁触媒在该温度时活性大c 工业生产受动力 材料 设备等条件的限制 3 改变反应条件 会使平衡发生移动 如图表示随条件改变 氨气的百分含量的变化趋势 当横坐标为压强时 变化趋势正确的是 当横坐标为温度时 变化趋势正确的是 填字母编号 解析 1 原料气n2和h2经一定条件下的反应 生成的nh3 x 冷却后从设备中分离出来 同时尾气中含有的n2 y 和h2 y 进行循环利用 2 中a温度选择在500 并不是从化学平衡的影响分析的 而是因为催化剂在此温度时活性大 而且还可以适当提高化学反应速率 压强选择20 50mpa是从化学平衡理论分析的压强越大 平衡向生成nh3的方向移动 但不能过大 因为压强过大 对设备 材料的要求高 投资大 这样就不经济 3 中考查压强 温度对化学平衡的影响 答案 1 nh3 2 bc 3 ca 选取适宜的化工生产条件时 要运用反应速率和化学平衡移动原理 同时考虑化工生产中的动力 材料 设备 催化剂等因素的影响 综合选取适宜条件 有平衡体系 co g 2h2 g ch3oh g h 0 为了增加甲醇 ch3oh 的产量 应采用的正确措施是 a 高温 高压b 适宜温度 高压 催化剂c 低温 低压d