第二章化学反应的方向度和速率.ppt

《第二章化学反应的方向度和速率.ppt》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、第二章化学反应的方向、限度和速率第四节化学反应条件的优化——工业合成氨复习影响化学反应速率和化学平衡的重要因素有哪些?化学反应速率化学平衡浓度气体压强温度催化剂温度越高,反应速率越大压强越大,反应速率越大催化剂加快反应速率反应物浓度越大,反应速率越大升高温度,平衡向吸热方向移动增大压强,平衡向气态物质系数减小的方向移动催化剂对平衡无影响增大反应物浓度,平衡正向移动弗里茨·哈伯与合成氨合成氨从第一次实验室研制到工业化投产经历了约150年的时间。德国科学家哈伯在10年的时间内进行了无数次的探索，单是寻找高效稳定的催化剂，2年间他们就进行了多达6500次试验，测试

2、了2500种不同的配方，最后选定了一种合适的催化剂--铁，使合成氨的设想在1913年成为工业现实。鉴于合成氨工业的实现，瑞典皇家科学院于1918年向哈伯颁发了诺贝尔化学奖。【交流·研讨】合成氨反应是一个可逆反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)已知298K时:△H=-92.2KJ·mol-1△S=-198.2J·K-1·mol-1请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？298K下合成氨反应的平衡常数K为４.１×１０６（mol·L-1)-2△H-T△S=33.14KJ·mol-1，反应能自发进行。合成氨反应的特点：①可逆反应③正反应

3、气态物质系数减小④正反应是放热反应②熵减小的反应一、合成氨反应的限度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-1请利用化学平衡移动的知识分析什么条件下有利于氨的合成。降低温度和增大压强。1:11:21:31:41:51:60.60.50.40.30.20.1NH3%N2:H2___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。增大降低1：3二、合成氨反应的速率由平衡移动原理可知，合成氨的反应要在高压低温的条件

4、下进行才能得到较高的产率，但是高压对设备提出了苛刻的要求，而反应温度的降低势必延长达到平衡的时间，致使生产效率降低，失去工业化生产的意义。因此寻找最佳的生产条件是时，除了考虑反应的限度外还要研究采取你那些措施来提高化学反应速率。【交流·研讨】1、你认为可以通过控制那些反应条件来提高合成氨反应的速率？2、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:ν=κC(N2)C1.5(H2)C-1(NH3)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？3、请你根据下表所给的数据分析催化剂对合成氨反应速率的

5、影响：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(700k)使用Fe催化剂1671.升高温度2.增大压强3.增大反应物浓度4.使用催化剂5.增大N2`H2浓度,将氨及时从混合气中分离出去使用催化剂可使合成氨反应的速率提高上万亿倍。合成氨的适宜条件的选择生成物氨的浓度反应物的浓度催化剂温度压强速率分析使NH3生产得快外界条件高压高温使用增大浓度减小浓度平衡分析使NH3生产得多高压低温无影响增大浓度减小浓度【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，那么在合成氨工业

6、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200～500大气压之间。2、温度怎么

7、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，减小生成物的浓度可以使平衡正向移动。从化学平衡的角度分

8、析，在氮气和氢气的物质的量比为1：3时，平衡转化率最