高中化学 2.4化学反应条件的优化——工业合成氨教案 鲁科版选修4

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1、第四节化学反应条件的优化-----工业合成氨[教学目标]1、研究如何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.2、研究应用化学原理选择化工生产条件的思想和方法.[教学过程]分析:合成氨的反应特点N2+3H22NH3正反应为________反应正反应为气体体积________的反应并且气体体积减少的量__________生成氨的体积。一、自主学习（1）合成氨的反应限度请同学们根据合成氨反应的特点,利用影响化学平衡移动的因素,分析什么条件有利于氨生成。【交流·研讨】参阅66页合成氨反应是一个可逆反应：N2(g)+

2、3H2(g)2NH3(g)。已知298K时：△H==一92．2kJ·mol-1△S=一198．2J·K一1·mol一11．请你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。2．请你利用化学平衡移动的知识分析什么条件有利于氨的合成。高温,低压有利于化学平衡正向移动,N2,H2浓度比为1:3有利于化学平衡正向移动.（2）合成氨反应的速率------阅读66页交流研讨条件Ea／kJ·mol一1k(催)/k(无)无催化剂3353.4×1012(700K)使用铁催化剂167【交流· 研讨】1、结合影响反应速率的因素,

3、思考什么条件能使氨生成的快2、实验表明,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答：ν=κC(N2)C1.5(H2)C-1(NH3)3、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二、合成氨的适宜条件【交流·研讨】1．根据合成氨反应的特点，应分别采取什么措施提高反应的平衡转化率和反应速率?请将你的建议填入下表。提高反应的平衡转化率提高化学反应速率性质措施性质措施放热活化能高分子数减小低温时反应速率低平衡常数不大原料气浓度增加能提高反应速率氨气浓度增加能降低反应速率2．

4、请你尝试为合成氨选择适宜条件。3．在确定合成氨的适宜条件的过程中，你遇到了哪些困难?你是怎样解决的?4．为了提高合成氨生产的能力，你认为还可以在哪些方面做进一步改进?5．催化剂对合成氨反应速率的影响三、合成氨的适宜条件的选择据合成氨反应的特点应分别采取什么措施提高反应的平衡转化率和反应速率讨论:1、既然增大压强既可提高反应速率,又可提高氨的产量,那么在合成氨工业中压强是否越大越好?2、既然降低温度有利于平衡向生成氨的方向移动,那么生产中是否温度越低越好?3、在合成氨工业中要使用催化剂,既然催化剂对化学平衡的移动没有影响,

5、为什么还要使用呢总结：合成氨适宜条件：催化剂------铁；温度-------700K左右；根据设备动力选择压强-----1×107~1×108Pa；N2,H2投料比--------1:2：8；及时分离----氨气【高考链接】例1、已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)(正反应为吸热反应）其实验数据见表(1)应选用的温度是______。(2)应采用的压强是______，理由是_______________________________________________________________________

6、_____________________________（3）在生产中常用过量空气的原因是什么？[课堂小结]作业：课本P71第6题当堂检测1、在一定条件下，可逆反应N2+3H22NH3△H＜0达到平衡，当单独改变下列条件后，有关叙述错误的是（）A．加入催化剂V正、V逆都发生变化，且变化的倍数相等B．加压，V正、V逆都增大，且V正增大的倍数大于V逆增大的倍数C．降温，V正、V逆都减小，且V正减少倍数大于V逆减少倍数D．加入氩气，V正、V逆都增且V正增大倍数大于V逆增大倍数2、合成氨所需的H2由炭和水蒸气反应制得，其中一步

7、反应为CO+H2O（g）CO2+H2△H＜0，欲使CO的转化率提高，同时提高H2的产率，可以采取的措施是（）A．增大水蒸气的浓度B．升高温度C．增大CO浓度D．增大压强3、在密闭容器中进行如下反应已达平衡，N2+3H22NH3△H＜0，其他条件不变时，若将平衡混合物中各物质的浓度都增大到原来的2倍，则下列说法中正确的是（）A．平衡不移动B.平衡向正方向移动C.平衡向逆反应方向移动D.NH3的百分含量增加4、工业合成氨反应是700K左右进行的，这主要原因是（）A、700K时此反应速率最快B、700K时氨的平衡浓度最大C、7

8、00K时氨的转化率最高D、700K该反应的催化剂能发挥最大的作用5、在一密闭容器中，用等物质的量的A和B发生如下反应：A(气)+2B(气)2C(气)反应达到平衡时。若混合气体中A和B的物质的量之和与C的物质的量相等，则这时A的转化率为（）A70%B.40%C.50%D.60%6、对某一可逆反应来说，使用催化剂的作用是