化学反应条件的优化.doc

惠民一中07届高二化学同步学案工业合成氨 2008年11月化学反应条件的优化工业合成氨惠民一中高二化学组研究目标：1、研究如何应用化学反应速率和化学平衡原理，选择合成氨的适宜条件。（重点难点） 2、研究应用化学原理选择化工生产条件的思想和方法。教学过程：【复习】影响化学反应速率和化学平衡的重要因素有哪些?化学反应速率化学平衡温度气体压强催化剂浓度【交流研讨】合成氨反应是一个可逆反应: N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)已知298K时: H= -92.2KJmol-1 S = -198.2JK-1mol-1请根据正反应的焓变和熵变分析:298K下合成氨反应的平衡常数K为.（molL-1)-2298K下合成氨反应能否自发进行？【分析】合成氨反应的特点：【交流研讨】结合以上特点，请利用化学平衡移动的知识分析什么条件有利于氨的合成 温度、 压强有利于化学平衡向生成氨的方向移动，N2、H2体积比为 时平衡混合物中氨的含量最高。【交流研讨】1、你认为可以通过控制那些反应条件来提高合成氨反应的速率？2、实验研究表明，在特定条件下，合成氨反应的速率与反应的物质的浓度的关系为: =C(N2)C1.5(H2)C-1(NH3)请你根据关系式分析：各物质的浓度对反应速率有哪些影响？可以采取哪些措施来提高反应速率？3、请你根据下表所给的数据分析催化剂对合成氨反应速率的影响：条件 E /KJ/molk(催)/k(无)无催化剂3353.41012(700k)使用Fe催化剂167【归纳】合成氨的适宜条件的选择：外界条件使NH3生产得快（速率分析）使NH3生产得多（平衡分析）压强温度催化剂反应物的浓度生成物氨的浓度【交流研讨】 研讨的内容研讨的问题 结论1、既然增大压强既可提高反应速率，又可提高氨的产量，那么在合成氨工业中压强是否越大越好？ 压强怎么定？2、既然降低温度有利于平衡向生成氨的方向移动，那么生产中是否温度越低越好？ 温度怎么选择？3 、催化剂对化学平衡的移动没有影响， 在合成氨工业中要不要使用催化剂，为什么？要不要用催化剂？4、浓度怎么定？ N2 和H2的比例怎么定？增大反应物的浓度可以增大反应速率，减小生成物的浓度可以使平衡正向移动。从化学平衡的角度分析，在氮气和氢气的物质的量比为1：3时，平衡转化率最大，但是实验测得适当提高N2的浓度，即N2和H2的物质的量比为1：2.8时，更能促进氨的合成。实际生产中的处理方法：及时将气态氨冷却液化分离出去；及时将氮气和氢气循环利用，使其保持一定的浓度。【研讨结果】外部条件工业合成氨的适宜条件压强温度催化剂浓度【小结反思】工业上利用某可逆反应生产产品： 1、一般要 催化剂：这样可以 化学反应速率， 生产效率，也提高了经济效益； 2、选择 的温度：该温度是催化剂 的温度；3、选择 的压强：既要考虑 和 ，还要考虑 等。【迁移应用】工业制造硫酸的主要反应为: 2SO2(g)+O2(g) 2SO3 (g) H=-197.8 KJ/mol 其实验数据见表转化率PT不同压强SO2的转化率（%）1.01105Pa5.05105Pa1.01106Pa5.05106Pa1.01107Pa45097.5%98.9%99.2%99.6%99.7%50085.5%92.9%94.9%97.7%98.3%请根据以上信息讨论：(1) 应选用的温度是 。(2) 应采用的压强是 ，理由是 .【课堂练习】1.氨的合成反应，生产中采用的适宜条件是（ ）。A、低温、高压、适当的催化剂 B、高温、常压C、尽可能高温、高压 D、适当的温度、适当的高压、适宜催化剂2. 合成氨中，原料气（N2、H2及少量的CO、NH3混合气）在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜溶液来吸收原料气中的CO，其反应是：Cu(NH3)2Ac+CO+NH3 Cu(NH3)3AcCO H0（1）醋酸二氨合铜吸收CO的生产适宜条件应是 。（T、P）（2）吸收CO后的醋酸铜氨液