2018年高中化学第2章化学反应的方向、限度与速率第4节化学反应条件的优化——工业合成氨课件13鲁科版.pptx

《2018年高中化学第2章化学反应的方向、限度与速率第4节化学反应条件的优化——工业合成氨课件13鲁科版.pptx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、化学反应条件的优化---工业合成氨选修化学反应原理鲁科版化学热力学化学动力学化学反应的方向化学反应的限度化学反应的速率合成氨反应能否自发进行？怎样能促使化学平衡向合成氨方向移动？怎样能提高合成氨反应速率？适宜的合成氨条件工艺流程化学工艺学高压对设备材质、加工制造的要求、温度的催化剂活性的影响等一.合成氨反应1.合成氨反应的特点：①可逆反应③正反应气态物质系数减小④正反应是放热反应②熵减小的反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H＝-92.2kJ/mol(1体积)(3体积)(2体积)△S=-198.2J·K-1·mol-12.合成

2、氨条件的选择1）合成氨反应的限度___温度、___压强有利于化学平衡向生成氨的方向移动，N2、H2体积比为_____时平衡混合物中氨的含量最高。2）合成氨反应的速率实验研究表明，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:降低增大1：3ν=κC(N2)C1.5(H2)C-1(NH3)①.增大N2、H2浓度，将氨及时从混合物中分离出去②.增大压强③.升高温度④.使用催化剂二.合成氨的适宜条件使用催化剂可使合成氨反应的速率提高上万亿倍。【交流·研讨】研讨的内容研讨的问题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

3、成氨工业中压强是否越大越好？压强怎么定？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、催化剂对化学平衡的移动没有影响，在合成氨工业中要不要使用催化剂，为什么？温度怎么选择？要不要用催化剂？1、压强怎么选？分析：①合成氨反应是气态物质系数减小的气体反应，增大压强既可以增大反应速率，又能使平衡正向移动，所以理论上压强越大越好。②但是压强越大，对设备的要求高、压缩H2和N2所需要的动力大，因此选择压强应符合实际科学技术。综合以上两点:根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强。实际生产中压强一般选择在200～

4、500大气压之间。2、温度怎么选择？分析：①因为正反应方向是放热的反应，所以降低温度有利于平衡正向移动。②可是温度越低，反应速率越小，达到平衡所需要的时间越长，因此温度也不宜太低。③催化剂要在一定温度下催化活性最大。综合以上因素:实际生产中温度一般选择在700K左右（主要考虑催化剂的活性）。3、用不用催化剂？实际生产中选用铁为主体的多成分催化剂（铁触媒），它在700K时活性最高。分析:经济效益和社会效益要求化学反应速度要快，原料的利用率要高，单位时间的产量要高。4、浓度怎么定？N2和H2的比例怎么定？增大反应物的浓度可以增大反应速率，减小

5、生成物的浓度可以使平衡正向移动。从化学平衡的角度分析，在氮气和氢气的物质的量比为1：3时，平衡转化率最大，但是实验测得适当提高N2的浓度，即N2和H2的物质的量比为1：2.8时，更能促进氨的合成。实际生产中的处理方法：及时将气态氨冷却液化分离出去；及时将氮气和氢气循环利用，使其保持一定的浓度。即N2和H2的物质的量比为1：2.8外部条件工业合成氨的适宜条件压强温度催化剂浓度【总结】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

6、分离出去练一练1.合成氨所需的H2可由煤和水蒸气反应而制得，其中一步的反应为：CO(g)+H2O（g）CO2(g)+H2(g)（正反应放热），下列措施中，能提高CO转化率的是（）A、增大压强B、降低温度C、增大水蒸气浓度D、增大CO浓度2.合成氨工业中，除了采用高压，加入催化剂外，还要把温度提高到700K左右，其原因和目的是（）A提高氢气的转化率B提高氨的产率C适当提高氨的合成速率D催化剂在700K左右时活性最大工业上利用某可逆反应生产产品：一般要使用催化剂：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：该

7、温度是催化剂活性最大的温度；选择合适的压强：既要考虑化学反应速率和化学平衡，还要考虑动力、材料、设备等。【小结·反思】【总结】