【选修3】§2.4《化学反应条件的优化——工业合成氨》课件(鲁科版).ppt

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1、第2章第四节《化学反应条件的优化——工业合成氨》高中化学选修《化学反应原理》【学习目标】1、了解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、了解应用化学原理选择化工生产条件的思路和方法。1914年，第一次世界大战爆发原来……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制造肥料和炸药的化工原料——氨气。因为哈伯对合成氨工业所取得的重大成就，哈伯获得了1918年的诺贝尔化学奖，人们赞扬他为——用空气制造出面包的天使。德国化学家弗里茨·哈伯假如将来你是一个合成氨工厂的厂长，对工业生产你会考

2、虑哪些问题？畅想未来已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H＜0在298K时:△H－T△S=－33.14kJ·mol－1_____反应正反应为_____反应正反应为气体体积_____的反应反应特点可逆放热减小_____自发进行的反应能【自主学习】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？请填写下表外界条件使NH3生产的多使NH3生产的快平衡分析速率分析压强催化剂温度浓度高压高压高温低温使用无影响增大反应物浓度增大反应物浓度减小生成物浓度实验研究表明，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关系式为：

3、则各物质浓度对反应速率有何影响？可以采取哪些措施来提高反应速率？增大氮气和氢气的浓度，减小氨气的浓度【自主学习】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？请填写下表外界条件使NH3生产的多使NH3生产的快平衡分析速率分析压强催化剂温度浓度高压高压高温低温使用无影响增大反应物浓度增大反应物浓度减小生成物浓度一致矛盾一致减小生成物浓度结合外界条件对合成氨反应的平衡和速率的影响，请小组探究，工业中合成氨的适宜条件。【合作·探究】三、合成氨的适宜条件提示：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选

4、择多大比较合适？是不是越大越好？压强怎么选？温度怎么选择？提示：既然降低温度有利于平衡向生成氨的方向移动，但是生成氨的速率会降低，那么温度我们应该如何选择？用不用催化剂？催化剂对合成氨反应速率的影响条件△E/KJ/molk(催)/k(无)无催化剂3353.4×1012(100k)使用Fe催化剂167根据使用催化剂可使合成氨反应的速率提高上万亿倍分析，在合成氨工业中我们到底需不需要使用催化剂？0.11020306010040015.381.586.489.995.498.85002.252.064.271.084.292.66000.425.13

5、8.247.065.279.87000.110.619.126.442.257.58000.054.59.113.823.131.4压强/MPaNH3含量/%温度/K即使在700K和30MPa时，合成氨平衡混合物中NH3的体积分数也只有26.4%，转化率仍不够大，还可采取什么办法？资料：合成氨流程简图合成塔氨分离器液氨水冷器循环气体压缩机循环压缩机氮氢混合气资料：1:11:21:31:41:51:60.60.50.40.30.20.1NH3%N2:H2小结1、合成氨的工业条件的选择——反应速率和化学平衡共同作用的结果2、选择合成氨的条件时，既不

6、能片面地追求高转化率，也不能只追求高反应速率，而应该……C1.有如下平衡体系：CO（g）+2H2（g）CH3OH(g)（正反应为放热反应），为了增加甲醇的产量，应采取的正确措施是（）A.高温、高压B.低温、低压C.适宜的温度、高压、催化剂D.高温、高压、催化剂当堂达标当堂达标2、从化学反应速率和化学平衡两个角度考虑，合成氨应采用的条件是（）A．低温、高压、催化剂B．低温、低压、催化剂C．适当温度、高压、催化剂D．高温、高压、催化剂C课堂训练课堂训练3、促使化学平衡N2+3H22NH3(正反应放热)向右移动的措施是（　）A．通入惰性气体B．通入N

7、2C．通NH3气。D．容器体积增大B课堂训练课堂训练4、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+H2OCO2+H2(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．升高温度C．增大水蒸气浓度D．增大浓度C当堂达标当堂达标5、已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H＜0其实验数据见下表(1)应选用的温度是______。应采用的压强是_________，理由是______________________________________________________________________

8、_______________________。450℃1.01×105Pa因为1.01×105Pa下SO2的转化率已经很高，若采用较大压强，SO2的