高中化学《化学反应进行的方向》学案4 新人教选修.doc

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1、第四节合成氨条件的选择要求点击1.了解合成氨的反应原理。学会运用反应速率和化学平衡原理，分析、选择合成氨的适宜条件。2.了解运用化学理论选择化工生产条件的一般思路和方法。预习启动知识块——合成氨条件的选择合成氨反应原理为：，这是一个气体总体积、热的反应。从化学反应速率和化学平衡原理两方面考虑，合成氨反应应选择的适宜条件是。◆知识整理：(1)合成氨反应的特点：N2+3H22NH3①是一个可逆反应②正反应为放热反应③正反应为气体总体积缩小的反应。(2)合成氨反应的条件：主要从化学反应速率和化学平衡两方面考虑，合成氨的适宜条件应使化学反

2、应速率尽可能大，尽可能提高平衡混合物中NH3的含量。①压强：20MPa～50MPa。增大压强，既有利于增大化学反应速率，又能使化学平衡向生成NH3的方向移动，有利于NH3的合成，因此，从理论上讲，压强越大越好。但压强越大，需要的动力越大，对材料的强度和设备的制造要求也越高。由于受到动力、材料、设备等条件的限制，采用的压强是20MPa～50MPa。②温度：5000C左右。升高温度，可增大氨的合成速率，但由于合成氨反应是放热反应，升高温度会降低平衡混合物中NH3的含量。综合考虑后选择5000C左右的温度（又因为合成氨使用的催化剂在50

3、00C左右时的活性最大）。③催化剂：以铁为主体的多成分催化剂（铁触媒）。催化剂虽然不影响化学平衡，但可大大加快化学反应速率，所以在合成氨工业中选用催化剂。其他：及时分离生成的氨，并补充N2和H2。由于合成氨是一个可逆反应，即使在高温高压下，转化率也是不高的，实际生产中及时分离出NH3，使平衡向生成NH3的方向移动。未反应的N2和H2，应循环使用，并不断补充N2和H2，以有利于合成氨反应。(3)合成氨的简要流程原料气的制备净化压缩合成分离液氨难点揭秘难点1——化工生产条件的选择1．已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)为放热反

4、应，其实验数据如下：压强转化率温度不同条件下SO2的转化率10MPa50MPa100MPa500MPa1000MPa4500C97.598.999.299.699.75500C85.692.994.997.798.3(1)应选用的温度是，其理由是。(2)应选用的压强是，其理由是。【思路点拨】从表中数据可知，升高温度，SO2的转化率降低，故应选择温度为4500C。增大压强，SO2的转化率增大，理论上应选择高压，但仔细分析转化率数据可以知道，在10MPa下的转化率为97.5%，已经很高了，而增大压强，需要的动力很大，转化率增大的却很少

5、，故应选择10MPa。【解答】(1)4500C，温度低，SO2的转化率高；(2)10MPa；10Mpa下SO2的转化率已很高，加压转化率相差不大，选择常压节省动力，简化设备。2.合成氨工业中，原料气(N2、H2及少量CO、NH3的混合气)在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液吸收原料气中的CO，其反应是：[Cu(NH3)2]Ac+CO+NH3[Cu(NH3)3]Ac·CO(正反应放热)(1)必须除去原料气中的CO的原因是。(2)醋酸二氨合铜(Ⅰ)吸收CO的生产适宜条件是。(3)吸收CO后的醋酸铜氨液经过适当处理又可再生，恢复其吸

6、收CO的能力以供循环使用。醋酸铜氨再生的生产适宜条件是。【思路点拨】合成氨工业中使用铁触媒作催化剂，如合成气中混有少量的CO，将会使催化剂失去催化活性而发生催化剂中毒，故混合气体进入合成塔前应进行气体的净化。由于醋酸二氨合铜（Ⅰ）与CO的反应是一个正反应放热、气体总体积缩小的可逆反应，故吸收CO的生产适宜条件是低温高压。吸收CO后的醋酸铜氨液再生的生产适宜条件应是高温低压。【解答】(1)防止催化剂中毒(2)低温高压(3)高温低压。◆难点解说：化工生产的根本要求是提高单位时间内的总产量，所以选择反应条件时，不能只考虑反应速率或反应物

7、的转化程度。应综合考虑反应速率、化学平衡、动力、原料选择、产量和设备等多个方面。一般化工生产都需要使用催化剂，选择反应温度应考虑催化剂的活性；选择压强时要考虑加压对设备的要求及加压的动力成本；在选择原料的配比时，常采用增大廉价原料的比例以提高另一反应物的转化率。难点2---有关合成氨反应的计算1.(高考科研题)在一定温度、压强下，合成氨反应达到平衡后，混合气体中NH3的体积分数为25%。若反应前后的温度、压强保持不变，则反应后缩小的气体体积与原反应物体积的比值是()A.1∶5B.1∶4C.1∶3D.1∶2【思路点拨】同温、同压下，

8、气体的体积之比等于气体的物质的量之比。设平衡时混合气体的物质的量为100mol，则NH3为25mol，N2和H2的物质的量和为75mol，根据反应方程式可知，生成25molNH3，气体的总物质的量减小25mol，所以反应前气体的总物质的量为125m