高中化学 第一单元 走进化学工业 课题2 人工固氮技术——合成氨学案(新人教版)选修.doc

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1、课题2人工固氮技术——合成氨名师导航知识梳理1.合成氨工业简介（1）合成氨工业流程原料气的_____________→_____________→压缩→①原料气的制取N2：先将空气____________、____________分离出____________，或者将空气中的____________与碳作用生成____________，除去____________后得N2。H2：用水和燃料（煤、焦油、石油、天然气等）在高温下制取。用煤和水制H2的主要反应为：____________________________________。②制得的N2、H2需净化，除杂质，需用压缩机压缩

2、至高压。③氨的合成：在适宜条件下，在合成塔中进行。④氨的分离：经____________使氨液化，将____________分离出来，提高原料的转化率，并将没有反应完全的____________和____________循环送入合成塔，使其充分被利用。（2）氨的合成①主要设备：____________。②反应原理：__________________________________________________________________。2.合成氨的适宜条件的选择选择适宜条件的目的是___________和___________。因此可依据外界条件对__________

3、_和___________规律，选择适宜的反应条件。（1）选择适宜条件的依据合成氨的反应原理：N2（g）+3H2（g）2NH3（g），ΔH=-92.4kJ·mol-1，这一反应的特点是________、________热的________反应。（2）合成氨的适宜条件①增大________、________浓度，及时将生成的________分离出来。②温度为________℃左右。③压强为________—________Pa。④________作催化剂。知识导学首先合成氨工业流程根据化学原理，综合考虑原料的储量、来源、运输、仓储、设备、环境保护、生产成本等诸多要素，并将多个方案

4、进行系统分析，方可确定一个成功的生产工艺流程。其次合成氨工业流程包括从原料的获取开始、原料气净化、压缩、合成、产物分离包括氮气和氢气的循环才是一个完整的工业流程。注意氮气和氢气合成氨是一个可逆反应，所以，如何提高反应物的转化率，是一个非常重要的问题。一方面根据化学平衡移动的原理，采用增大氮气浓度，提高氢气转化率的方法及增大压强、及时分离氨的方法都是为了达到这同一个目的。另一方面反应速率是提高工业生产效率的基本依据，所以提高反应速率——原料气净化、浓缩、使用催化剂并控制温度使催化剂活性最大，都可以达到这一目的。最终确定一个较好合适的条件需要综合考虑。主要从以下四个方面考虑：温度：

5、500℃左右。从化学速率分析，温度越高越好；从反应平衡分析，温度越低越好。综合考虑以500℃左右为宜，而且此温度下催化剂活性最大。压强：2×107—5×107Pa。无论从速率还是平衡考虑，压强越大越有利于合成氨。但压强越大，对设备的制造和材料的强度要求越高，以2×107—5×107Pa为宜。催化剂：加快反应速率但不影响平衡，提高单位时间氨的产量，目前工业上以铁触媒为催化剂。浓度：从速率及平衡角度分析，应增大氢气和氮气浓度，降低氨的浓度。疑难突破1.怎样理解绿色化学的涵义？剖析：绿色化学是人类和自然界的动物和谐相处的化学，是对环境更友善的化学。它的目标是研究和寻找能充分利用的无毒

6、害原料，最大限度节约能源，在化工生产各环节都实现净化和无污染的反应途径等。这种绿色意识是人类追求自然完美的一种高级表现。它不把人看成是自然的主宰者，而是看作自然界中的普遍一员，追求的是人对自然的尊重以及人与自然和谐的关系。它和通常讲的“环保意识”不同。通常讲的环保意识带有明显的被动状态。2.如何根据化学原理选择化工生产的适宜条件？剖析：化工生产以化学反应原理为依据，以实验室研究为基础，任何生产的完成都要符合化学反应规律。所以化工生产条件的选择仍然要在化学原理的基础上，结合生产实际及其他相关因素来进行选择。工业上合成氨，首先从化学原理上讲，既要使反应进行得快，又要使平衡尽可能地向

7、正反应方向移动，以提高氨的产量，其次，不能忽视生产中的动力、材料、设备等因素，只有符合原理又充分考虑生产因素的方案才能取得最佳效益。3.工业上如何选择合成氨生产的合适温度？剖析：根据N2（g）+3H2（g）2NH3（g）ΔH=-92.4kJ·mol-1的特点，从化学速率分析，温度越高越好；从反应平衡分析：温度越低越好；催化剂的活性在500℃时最大。所以，在合成氨工业中反应温度选择的是500℃左右，选择这一温度并不是为了提高合成氨的产量，因为生成氨的反应是一个放热反应，升温不利于反应向生成氨的