高中化学 第2章 化学反应的方向、限度与速率 2.4 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 第2章化学反应的方向 限度与速率 化学反应条件的优化 工业合成氨 本节知识目录 学习目标定位 1 能做到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 2 体会应用化学原理选择化工生产条件的思路和方法 学习重难点 合成氨的适宜条件 知识梳理 温故追本溯源 推陈方可知新 温度越高 反应速率越大 升高温度 平衡向吸热方向移动 压强越大 反应速率越大 增大压强 平衡向气态物质系数减小的方向移动 正催化剂加快反应速率 受温度影响较大 催化剂对平衡移动无影响 反应物浓度越大 反应速率越大 增大反应物浓度 平衡正向移动 正反应是放热反应 降低温度 增大压强有利于化学平衡向生成氨的方向移动 且n2 h2体积比为1 3时平衡混合物中氨的含量最高 学习探究 基础自学落实 重点互动探究 2 利用化学平衡移动的知识分析什么条件有利于氨的合成 答案合成氨反应的特点有 可逆反应 常温下能自发的反应 正反应气态物质系数减小 学习探究 基础自学落实 重点互动探究 使用催化剂 升高温度 增大压强 增大反应物浓度 n2 h2 使用催化剂 3 利用条件对反应速率的影响分析 归纳总结 基础自学落实 重点互动探究 使nh3生产得快和使nh3生产得多的条件 高压 高压 高温 低温 使用 无影响 增大浓度 增大浓度 基础自学落实 重点互动探究 d 基础自学落实 重点互动探究 c 学习探究 基础自学落实 重点互动探究 工业合成氨对各种外界条件选择的理由 1 压强 高压 理由 合成氨反应是正反应气态物质系数减小的气体反应 增大压强既可以增大反应速率 又能使平衡正向移动 所以理论上压强越大越好 但是压强越大 对设备的要求越高 压缩h2和n2所需要的动力越大 因此选择压强应符合实际科学技术 2 温度 700k 理由 1 因为正反应方向是放热的反应 所以降低温度有利于平衡正向移动 但是温度越低 反应速率越小 达到平衡所需要的时间越长 因此温度也不宜太低 2 主要原因为催化剂在该温度下活性最大 学习探究 基础自学落实 重点互动探究 n2和h2的物质的量之比为1 2 8的投料比 氨及时从混合气中分离出去 3 浓度 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的物质的量之比为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 理由 经济效益和社会效益要求化学反应速率要快 原料的利用率要高 单位时间的产量要高 实际生产中选用铁为主体的多成分催化剂 铁触媒 它在700k时活性最高 4 催化剂 使用铁触媒作催化剂 理由 归纳总结 基础自学落实 重点互动探究 合成氨的适宜条件 根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强 适宜温度 700k左右 使用铁触媒作催化剂 n2和h2的物质的量比为1 2 8的投料比 氨及时从混合气中分离出去 学习探究 基础自学落实 重点互动探究 合成氨流程简图 合成塔 氨分离器 液氨 水冷器 循环气体 压缩机 循环压缩机 氢氮混合气 基础自学落实 重点互动探究 d 基础自学落实 重点互动探究 b 基础自学落实 重点互动探究 自我检测 检测学习效果 体验成功快乐 1 2 3 4 d 5 c 检测学习效果 体验成功快乐 1 2 3 4 5 检测学习效果 体验成功快乐 1 2 3 4 a 5 检测学习效果 体验成功快乐 1 2 3 4 a 5 检测学习效果 体验成功快乐 1 2 3 4 在 中增加n