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（第2课时）课件鲁科版选修4.ppt

1、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

2、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= -92.2 kJmol-1 S= - 198.2JK-1mol-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-TS = -33.14 kJmol-10 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,1:1 1:2 1:3 1:4 1:5 1:6,

3、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

4、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 2050 MPa,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

5、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700 K左右进行的，这主要原因是（ ） 700 K 时氨的平衡浓度最大 700 K 时此反应速率最快 C.700 K 时氨的转化率最高 D.700 K 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21075107Pa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2050 MPa，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_，理由是_