2023学年完整公开课版氨的合成

游离态的氮大量存在于________中,地壳中的氮的含量只有0.04%，大气中氮气的体积分数为78%。大多数生物只能吸收氮的化合物。

随着人口的增长，人们对粮食的需求越来越大，必须发展农业，随着农业的发展，对氮肥的需求量在迅速增长。在19世纪以前，农业上所需氮肥的来源主要来自有机物的副产品，如粪类、种子饼及绿肥。1809年在智利发现了一个很大的硝酸钠矿产地，并很快被开采。

大气

游离态的氮化合态的氮一、氮的固定1、定义：把大气中的游离态的氮转化为氮的化合物2、类别：①天然固定：豆科植物的根瘤菌固氮、雷雨天产生NO气体；②人工固定：合成氨等。

1914年，第一次世界大战一开始，英国就从海上封锁德国从智利进口硝石。于是人们预言，德国得不到智利硝石，农田将缺乏肥料，炸药工厂也将停产，那么德国最迟在1915年或1916年便要自动投降，可是1916年过去了，德国还在顽强的战斗，农田照样一片浓绿，前线的炮火反而更加猛烈。原来……德国以哈伯为首的一批化学家克服了当时的世界化学难题——以廉价的空气、水和煤炭合成了重要的化工原料:氨（NH3）

弗里茨·哈伯：

天使还是魔鬼（图）哈伯与合成氨

合成氨从第一次实验室研制到工业化投产经历了约150年的时间。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，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。问题1：根据合成氨的化学反应方程式，说明这个反应有什么特点？二、合成氨反应条件的选择

1、合成氨反应的特点：

a、可逆反应

b、正反应放热

c、正反应是气体体积减小的反应。

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H

=-92.4kJ/mol问题2：请同学们分析工业生产主要要考虑哪些问题？首要：经济效益与社会效益（符合绿色化学理念）基本要求：a、反应快b、原料利用率高c、单位时间内产量高问题3：分析下表。分别从化学反应速率和化学平衡两个角度分析合成氨的合适条件。合成氨反应使氨生成的快(从化学反应速率分析)使氨生成的多(从化学平衡分析)压强温度是否要用催化剂N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H

=-92.4kJ/mol分析角度反应要求外界条件高温高压高压低温使用不影响问题3：请同学们分析下表,分别从化学反应速率和化学平衡两个角度分析合成氨的合适条件。从反应速度的角度看：温度越高、压强越大，化学反应越快，使用催化剂反应加快，单位时间内生成的产品越多；从化学平衡的角度看：高压低温，平衡时生成物NH3的百含量高。结论问题4：工业上合成氨的合适条件到底怎样？使用催化剂：铁触媒（以Fe为主体的多成分催化剂）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；选择合适的温度：450℃左右，该温度是为合成氨催化剂的活性温度；选择合适的压强：20MPa~50MPa，该压强下进行生产，对动力、材料、设备等来说正合适。三、合成氨的生产工艺空气压缩降温液态空气蒸发N2（先逸出）炭CO2＋N2除去CO2N2H2O(g)赤热炭或其他燃料CO＋H2H2O(g)催化剂CO2＋H2除去CO2H2原料：空气、水、燃料原料气的制备净化