课题2　人工固氮技术──合成氨

课题2人工固氮技术合成氨 学案【学习目标】1.了解氮的固定及人工固氮对人类社会发展的意义。 2.利用化学反应速率和化学平衡理论解释合成氨中的相关问题。 3.了解合成氨的主要原理、原料、典型设备、流程和意义。【基础知识】1、 合成氨的反应原理1. 反应的化学方程式工业合成氨反应的化学方程式_。2.反应的特点(1)_反应；(2)_反应；(3) 气体分子总数_的反应。3.适宜工业生产条件的选择(思考：压强怎么定？温度怎么选择?浓度怎么定？)外界条件温度催化剂压强浓度理论生成使NH3生产快(反应速率快)使NH3产率高(平衡右移)实际生成方法指导：实际生产中压强结合动力能耗、设备材料；温度结合催化剂活性)2、 合成氨的基本生产过程主要包括三个步骤：_、_、_。1. 制备合成氨的原料气（思考：设计制备原料气的方案？）(1) 制备氮气(2) 制备氢气2.原料气的净化（已知：原料气中的成分：N2、H2、H2S、CO、CO2）（思考：为什么对原料气进行净化？设计净化原料气的方案？）2. 氨的合成与分离(1) 氨的合成：净化后的原料气进入合成塔，在_、_和_作用下合成氨。(2) 氨的分离：从合成塔出来的混合气体通过_使氨_，从而将氨分离出来。思考：合成塔出来的混合气体中约含15%（体积分数）的氨，分离出氨后为什么要进行循环操作？三、合成氨工业的发展1. 原料及原料气的净化、“三废”处理技术改进2. 新型高效催化剂合成3. 化学模拟生物固氮【练习】1.已知2SO2（g）O2（g）2SO3（g）；H0的实验数据如下表：温度不同压强下SO2的转化率（%）1105Pa5105Pa1106Pa5106Pa1107Pa45097.598.999.299.699.755085.692.994.997.798.3（1） 应选的温度是。（2）应采用的压强是，理由是。（3）在合成的SO3过程中，不需要分离出SO3的原因是。四、课后拓展性作业 查阅资料，寻找吸收塔中的技术问题。主要由接触室和热交换器两部分组成，氮气和氢气在合成塔内如何反应？热交换器取什么样的作用？气体的流向设计有什么好处？5、 课后提升练习 合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-92.4 kJ/mol一种工业合成氨的简易流程图如图（1） 天然气中的H2S杂质常用氨水吸收，产物为NH4HS一定条件下向NH4HS溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，写出再生反应的化学方程式：_(3) 步骤中制氢气原理如下：CH4(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)H=+206.4 kJ/molCO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H=-41.2 kJ/mol对于反应，一定可以提高平衡体系中H2百分含量，又能加快反应速率的措施是_a 升高温度；b增大水蒸气浓度；c加入催化剂；d降低压强利用反应,将CO进一步转化，可提高H2产量，若1mol CO和H2的混合气体（CO的体积分数为20%）与H2O反应，得到1.18mol CO、CO2和H2的混合气体，则CO转化率为_（3）图2表示500、60.0MPa条件下，原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数：_（