课题2　人工固氮技术──合成氨.ppt

1、氮的存在和固定,78%,游离态氮,化合态氮,豆科植物,1闪电引发自然固氮的原理是什么？,合成氨的反应原理,减小,400500 ,1030 MPa,Fe,2合成氨为什么选择400500 的温度，1030 MPa的压强？试从速率和平衡的角度来讨论分析合成氨工业适宜的反应条件。 【提示】合成氨反应是一个可逆、放热、气体分子总数减小的反应。根据勒夏特列原理，温度越低，压强越大，该反应的平衡体系中氨的含量越高；但降低温度则反应速率降低，增大压强对设备要求较高，而400500 时催化剂活性最好，1030 MPa下N2、H2的转化率已经较高，故选择在该条件下进行合成氨。,合成氨的基本生产过程,氧气,二氧化碳

2、,二氧化碳,合成塔,液氨贮罐,合成塔,3在合成氨生产中要把生成的氨及时从混合气体中分离出来，并且不断地向循环气中补充氮气、氢气，这是为什么？ 【提示】这样既能减小平衡混合物中生成物的浓度，又能增大反应物的浓度，有利于平衡向生成氨的方向移动，以提高氨的产量。,合成氨工业的发展,造气,直接氧化,合成氨适宜条件的分析,【问题导思】 合成氨反应的特点有哪些，仅从化学平衡的角度考虑，合成氨反应选择的条件应是怎样的？ 【提示】合成氨反应是一个放热且气体分子总数减少的可逆反应，仅从平衡角度考虑合成氨应选择低温，高压的合成条件。,工业上合成氨气从反应速率和反应平衡的角度考虑有哪些要求？ 【提示】(1)反应速率

3、比较快；(2)要尽可能提高平衡混合物中NH3的含量。,1合成氨的反应采用400500 温度的原因是 () A温度太低反应速率太小 B该温度时催化剂活性较高 C该温度时反应速率最大 D该温度时N2的转化率最高 【解析】在400500 时催化剂的活性较高。 【答案】B,2合成氨工业上采用循环操作，主要是为了() A加快反应速率 B提高NH3的平衡浓度 C降低NH3的沸点 D提高N2和H2的利用率 【解析】合成氨工业采用循环压缩，将N2、H2压缩到合成塔中，提高了N2、H2的利用率。 【答案】D,3合成氨工业有下列生产流程，其先后顺序为() 原料气制备氨的合成原料气净化和压缩氨的分离 AB C D

4、【解析】合成氨工业流程顺序：原料气制备原料气净化和压缩合成氨氨的分离。 【答案】B,4为了进一步提高合成氨的生产效率，科研中最具有开发价值的是() A寻找N2的新来源 B研制低温下活性较大的催化剂 C研制500 左右时活性较大的催化剂 D研制耐高温、高压的材料，用于建造氨合成塔 【解析】研制低温下活性较大的催化剂，可有效降低对设备材料、生产的要求，提高经济效益。 【答案】B,(2)第步操作中的原料气的“净化”目的是_，第步操作中的目的是_。 (3)工业合成氨反应后可以通过降低混合气体的温度而使氨气分离出来。这种分离物质的方法的原理类似于下列哪种方法？_(填编号)。 a过滤 b蒸馏 c分液 d萃

5、取 你作出这个判断的理由是_。 (4)可以用氯气来检验输送氨气的管道是否漏气，如果漏气则会有白烟生成。该反应的化学方程式为_。,【解析】(2)原料气中往往含有使催化剂中毒的物质，所以在进行原料气的反应前，需要除掉其中的杂质；工业合成氨反应后的混合气体中既有氨气，也有未反应的氢气、氮气，所以为了提高原料气的利用率，将未反应的原料气进行重新利用，这样可以提高经济效益。 (3)降低温度，氨变为液态，从而进行分离，所以跟工业上利用的蒸馏类似，都是通过改变温度，使物质的状态发生变化而分离。 (4)2NH33Cl2=N26HCl，生成的HCl又与NH3反应生成NH4Cl小颗粒白烟产生。,【答案】(1)高温、高压(或400500 、1030 MP