高中化学 第二章 化学反应的方向、限度与速率 2.4 化学反应条件的优化——工业合成氨教学课件 鲁科版选修4.pptVIP

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 弗里茨 哈伯 用空气制造面包的天使 自1784年发现氨以后 人们一直在研究如何利用化学方法由氮气和氢气合成氨 但直到1913年哈伯领导的科研团队实现了合成氨的工业生产 大大提高了粮食的产量 考试说明解读 了解如何应用化学反应速率和化学平衡原理分析合成氨的适宜条件 了解应用化学反应原理分析化工生产条件的思路和方法 体验实际生产的选择与理论分析的差异 通过对合成氨适宜条件的分析 认识化学反应速率和化学平衡的调控在工业生产中的重要作用 教学重点 难点 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 假如你是一个工厂的厂长 对工业生产你主要应考虑哪些问题 增大化学反应速率 单位时间内产率高 增大化学反应限度 原料的利用率高 另外还要考虑生产中的消耗能源 原料来源 设备条件 环境保护等因素 h 92 2kj mol 1 s 198 2j k 1 mol 1 1 请根据正反应的焓变和熵变分析298k下合成氨反应能否自发进行 只需要估算即可 h t s 33 14kj mol 1 0自发 合成氨反应原理 已知298k时 交流 研讨1 课本 65页 2 请利用化学平衡移动的知识分析采取什么措施有利于氨的生成 一 合成氨反应的限度 数据分析 1 11 21 31 41 51 6 0 6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 1 nh3 n2 h2 n2 h2体积比对产率的影响 1 你认为可以通过控制哪些反应条件来提高合成氨反应的速率 二 合成氨反应的速率 交流 研讨2 课本p66页 2 实验表明 在特定条件下 合成氨反应的速率与参与反应的物质的浓度的关系为v kc 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 无影响 降温 高压 增大c n2 c h2 减小c nh3 保持n2 h2体积比为1 3 催化剂 浓度 温度 压强 使用 升温 高压 增c n2 c h2 减小c nh3 使用铁触媒做催化剂 适宜高温700k左右 保持n n2 n h2 1 2 8的投料比 将氨气及时液化从体系中分离出去 适当高压20 50mpa 在中压的工艺条件下 合成氨厂出口气中的氨含量一般为13 14 那么剩余的n2和h2该如何处理呢 p69合成氨工业生产流程示意图 选择合成氨的条件时 既不能 也不能 而应该 为了提高合成氨生产的能力 还可以在哪些方面做进一步改进 仿生固氮酶催化剂 抗毒能力的新型催化剂 我国合成氨工业的发展情况 我国合成氨工业开始于20世纪30年代 1949年新中国成立时合成氨厂只有3家 年生产能力不到0 6万吨 经过几十年的努力 我国已经拥有多种原料 不同流程的大 中 小合成氨厂1000多家 到2000年 合成氨年产量达到3363 7万吨 从生产能力和产量上都位居世界前列 实际生产 指导 1 工业合成氨反应是700k左右进行的 这主要原因是 700k时氨的平衡浓度最大700k时此反应速率最快c 700k时氨的转化率最高d 700k该反应的催化剂能发挥最大的作用 d 2 在合成氨工业中 下列操作使平衡向右移动的是 a 不断将nh3分离出来 b 使用催化剂 c 采用700k左右的高温 d 采用2 107 5 107pa的压强 当堂训练 ad 3 有关合成氨工业的说法中 正确的是 a 从合成塔出来的混合气体 其中nh3只占约13 14 所以生产氨的工厂效率都很低 b 由于氨易液化 n2 h2在实际生产中是循环使用 所以总体来说氨的产率很高 c 合成氨工业的反应温度控制在700k左右 目的是使化学平衡向正反应方向移动 d 合成氨厂采用的压强是20 50mpa 因为该压强下铁触媒的活性最大 b 1 应选用的温度是 应采用的压强是 理