高中化学 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

第四节化学反应条件的优化 工业合成氨 交流 研讨 课本p65 一 合成氨反应的限度 合成氨反应 n2 g 3h2 g 2nh3 g 已知298k时 h 92 2kj mol 1 s 198 2j k 1 mol 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 自发 分析合成氨反应的特点 可逆反应 正反应气体的物质的量减小 正反应是298k时自发的放热反应 熵减小的反应 n2 g 3h2 g 2nh3 g h 92 2kj mol s 198 2j k 1 mol 1 2 增大压强 1 降低温度 3 氮气和氢气的体积比1 3 请利用化学平衡移动的知识分析 什么条件有利于合成氨 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各物质的浓度的关系为 c n2 c1 5 h2 c 1 nh3 请根据关系式分析 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 课本p66 二 合成氨反应的速率 t c p 催 增大反应物浓度 减小生成物浓度 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 使用催化剂可使合成氨反应的速率提高上万亿倍 1 升高温度2 增大压强3 增大反应物浓度4 使用催化剂 5 增大n2 h2浓度 将氨及时从混合气体中分离出去 请利用化学反应速率的知识分析 什么条件有利于合成氨 三 合成氨的适宜条件 生成物氨的浓度 反应物的浓度 催化剂 温度 压强 速率分析 外界条件 高压 高温 使用 增大浓度 减小浓度 平衡分析 高压 低温 无影响 增大浓度 减小浓度 1 压强怎么选 分析 合成氨反应是气体的物质的量减小的反应 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 综合以上两点 根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强 实际生产中压强一般选择在1 107 1 108pa之间 2 温度怎么选择 分析 因为正反应是放热反应 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 催化剂要在一定温度下活性才最大 综合以上因素 实际生产中温度一般选择在700k左右 主要考虑催化剂的活性 3 用不用催化剂 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 分析 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 单位时间内的产量要高 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 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 即n2和h2的物质的量比为1 2 8 阅读课本67 68页 研讨的结果 根据反应器使用的钢材质量及综合指标来选择压强 低 中 高 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 工业上利用某可逆反应生产产品时 a 一般要使用催化剂 这样可以大大加快化学反应速率 提高生产效率 也提高了经济效益 b 选择合适的温度 该温度是催化剂活性最大的温度 c 选择合适的压强 既要考虑化学反应速率和化学平衡 还要考虑动力 材料 设备等 小结 反思 高考链接 1 2007宁夏 一定条件下 合成氨反应达到平衡时 测得混合气体中氨气的体积分数为20 0 与反应前的体积相比 反应后气体体积缩小的百分率是 a16 7 b20 0 c80 0 d83 3 a 1 应选用的温度是 应采用的压强是 理由是 450 常压 1 合成氨所需的h2可由煤和水蒸气反应制得 其中一步反应为 co g h2o g co2 g h2 g 正反应放热 下列措施中 能提高co转化率的是 a 增大压强b 降低温度c 增大水蒸气浓度d 增大co浓度 bc 练一练 2 对于反应 2so2 g o2 g 2so3 g 下列判断正确的是 a 2体