2018年高中化学第2章化学反应的方向、限度与速率2.4化学反应条件的优化——工业合成氨课件6鲁科版选修4.ppt

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1、1914年德国发动了第一次世界大战，当时人们错误的估计，战争顶多打半年，原因是德国的硝酸不足，火药生产受到了限制，但是战争却打了四个多年头。原来德国人早就对合成硝酸进行了研究。1908年德国化学家哈伯首先在实验室用氢气和氮气在600,200大气压下合成了氨气，产率虽只有2%，这也是一项重大的突破。,第二章 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,合成氨反应是一个可逆反应: N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),已知298K时: H= -92.2KJmol-1S = -198.2JK-1mol-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？,

2、【交流研讨】,H - T S,此反应可以自发,= -33.1 KJmol-1 0,工业合成氨时主要考虑的因素？,（3）便宜,（4）绿色,（2）快,（1）多,即提高平衡混合物里氨的含量 化学平衡问题,即提高单位时间里氨的产量 化学反应速率问题,降低成本，提高原料利用率。,保护环境，对设备的要求。,【交流研讨】,N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H= -92.2KJmol-1,合成氨反应有什么特点？,可逆反应； 正反应是放热反应； 正反应是熵减的反应； 反应物和生成物均为气体； 正反应为气体分子数减小的反应。,【思考】,根据此反应特点分析，什么条件有利于合成氨？,增大N2、H2的浓度，其物

3、质的量之比为1:3时，NH3的含量最高,【交流研讨】 多,及时转移走NH3,根据此反应特点分析，什么条件有利于合成氨？,及时转移走NH3,低温,高压,无影响,【交流研讨】 多,根据此反应特点分析，什么条件 有利于提高合成氨的速率？,增大N2、H2的浓度，提高氢气压强更有利于提高反应速率，其物质的量之比应1:3,及时转移走NH3,高温,高压,正催化剂,【交流研讨】 快,及时转移,高压,正催化剂,？,？,【小结】,N2 : H2 = ？ （物质的量之比）,理论采用： 高转化率和高速率所用条件矛盾,实际采用：,N2 : H2 = 1 : 2.8,【思考】,氢气价格贵,氮气相对便宜,氮气稍过量可以增加

4、氢气的利用率,降低成本。,及时转移,高压,正催化剂,1：2.8,？,【小结】,？,温度怎么选择？,理论采用： 高转化率和高速率所用条件矛盾,实际采用： 700K,在700K条件下，催化剂活性最高；转化率也适当。,选择合成氨的条件时，既不能片面地追求高转化率，也不能只追求高反应速率，而应该寻找以较高的反应速率获得适当转化率的反应条件。,【思考】,及时转移,高压,正催化剂,1：2.8,700K,【小结】,？,工业合成氨是否压强越高越好？,理论采用： 压强越大越好,【思考】,P1,P2,P3,P4,P5,P6,工业合成氨是否压强越高越好？,理论采用： 压强越大越好,压强越大，对设备的要求高、压缩H2

5、和N2所需要的动力大，成本高，因此选择压强应符合实际科学技术。,实际采用： 低压（1107Pa）中压（21073107Pa）高压（8.5107Pa1108Pa）,【思考】,及时转移,适当压强,正催化剂,1：2.8,700K,【小结】,高压,【小结】,阅读课本6869面“合成氨的铁催化剂”和“合成氨的催化历程”,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。,工业上利用某可逆反应生产产品条件选择：,【总结】,选择条件时，既不能片面地追求高

6、转化率，也不能只追求高反应速率，而应该寻找以较高的反应速率获得适当转化率的反应条件。,【注意】,应采用的压强是_，理由是：,(1)应选用的温度是_。,450,常压,因为常压下SO2的转化率已经很高，若采用较大压强，SO2的转化率提高很少，但需要的动力更大，对设备的要求更高。,（3）在生产中常用过量空气的原因是什么？,【学以致用】,合成氨的生产流程,阅读课本69面资料，并回答以下问题：,1、工业合成氨生产包括哪三大部分？2、H2、N2的来源？3、为什么要净化？,造气,净化,合成氨,氮气来源于空气， 氢气来源于含氢的天然气、煤和炼油产品,防止催化剂中毒,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,氢氮混合气,