2018年高中化学_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4 鲁科版选修4_第1页
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第2章第四节 化学反应条件的优化 工业合成氨 1785年 确定了氨的组成 氮 氢 研究N2和H2直接合成NH3 1913年实现了合成氨的工业化生产 德国科学家哈伯在10年的时间内进行了无数次的探索 单是寻找高效稳定的催化剂 2年间他们就进行了多达6500次试验 测试了2500种不同的配方 最后选定了一种合适的催化剂 铁 使合成氨的设想在1913年成为工业现实 鉴于合成氨工业的实现 瑞典皇家科学院于1918年向哈伯颁发了诺贝尔化学奖 N2 g 3H2 g 2NH3 g 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 H T S 33 14kJ mol 1 0自发 交流 研讨1 1 从反应的可逆性 热效应 气体物质系数变化的角度分析合成氨的反应特点 N2 3H22NH3 交流 研讨2 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 降低温度 增大压强 增大反应物浓度 降低生成物浓度 达到平衡时平衡混合物中NH3的含量 体积分数 V N2 V H2 1 3 温度降低 氨的含量增大 无影响 高压 低温 为1 3时 NH3的含量最高 及时转移走NH3 小结 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 升高温度增大压强增大反应物浓度使用催化剂 交流 研讨2 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 交流 研讨2 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 增大N2 H2的浓度 且提高氢气比例 研究表明 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式为 v kc N2 c1 5 H2 c 1 NH3 及时转移走NH3 高温 高压 催化剂 小结 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 铁触媒催化能力 小结 合成氨选择适宜生产条件的原则 1 既要注意外界条件对反应影响的一致性 又要注意外界条件对反应影响的矛盾性 2 既要注意温度 催化剂对速率影响的一致性 又要注意催化剂的活性对温度的限制 3 既要注意注意理论上的需要 又要注意实际操作的可能性 思考 假如你是一个化工厂的技术厂长 你如何优化生产条件 从而提
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