化学反应原理：《化学反应条件的优化——工业合成氨》课件1（12张PPT）（鲁科版选修4）.ppt

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1、gkxx精品课件化学反应条件的优化------合成氨条件的选择gkxx精品课件一、合成氨的适宜条件的选择—化学反应速率和化学平衡知识的运用选择适宜条件的依据、思路和方法：合成氨的反应原理(方程式）：N2+3H22NH3(放热反应)这是一个气体总体积缩小的、放热的可逆反应。请思考这个反应的特点？gkxx精品课件工业上合成氨，主要要考虑哪些因素？根据化学反应速率的有关知识，思考：————————，——————，————————，都可以使合成氨的化学反应速率增大。增大压强升高温度使用催化剂经济效益和社会效益：速度要快，原料的利用率要高

2、，单位时间的产量要高。另外还要考虑生产中的消耗能源，原料，设备条件等因素。gkxx精品课件根据化学平衡的知识请思考：要增大平衡体系中氨的含量、增大原料的转化率可以采用哪些方法？增大压强，降低温度，减小生成物的浓度都可以提高原料的转化率。下面请综合以上两方面的因素，并结合实际情况讨论实际生产中对压强、温度、浓度等条件的选择。gkxx精品课件N2+3H22NH3(放热反应)1、压强怎么选？分析：①合成氨反应是体积缩小的气体反应，增大压强既可以增大反应速率，又能提高平衡混合物中氨的含量，所以理论上压强越大越好。②但是压强越大，对设备的

3、要求高、压缩H2和N2所需要的动力大，因此压强也不宜过高。gkxx精品课件综合以上两点，实际生产中压强一般选择在20MPa---50MPa之间。2、温度怎么选择？①因为正反应方向是放热的反应，所以降低温度有利于提高平衡混合物中氨的含量。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。催化剂要在一定温度下效果最好。gkxx精品课件综合以上因素，实际生产中温度一般选择在500℃（主要考虑催化剂的活性）左右。3、用不用催化剂？使用催化剂能否提高合成氨的转化率？使用催化剂对反应速率有何影响？实际生产中选用铁为

4、主体的多成分催化剂（铁触媒），它在500℃时活性较高。gkxx精品课件4、浓度怎么定？H2和N2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。因此可以用保持一定的氮、氢浓度，减少氨气的浓度的方法，提高合成氨的效率和产量。实际生产中的处理方法：及时将气态氨冷却液化而分离出去；及时补充氮气和氢气，使其保持一定的浓度。gkxx精品课件二、合成氨工业简介：1、合成氨工业的流程原料气的制取—净化—压缩—合成—分离—液氨N2H2原料气的制取N2：液化空气，蒸发分离出氮气H2：用水和燃料在高温下制取。如：

5、C+H2O（g）CO+H2，CO+H2O（g）CO2+H2思考：1molC能制取多少氢气？gkxx精品课件2、氨的合成：（1）主要设备：合成塔（2）反应原理：N2+3H22NH3高温高压催化剂三、设想合成氨的发展前景氮的固定：把游离态氮转化为化合态氮的过程。①人工固氮（化学固氮）：成本高、转化率低、效率低。②生物固氮（根瘤菌）：常温常压、成本低、转化率高。⑴新型催化剂催化合成⑵化学模拟生物固氮gkxx精品课件[课堂练习]1、有平衡体系CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H<0，为了增加CH3OH的产量，应该采取的措施是（）

6、。A、高温、高压B、适宜的温度、高压、催化剂C、低温、低压D、高温、高压、催化剂B催化剂2、在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化为SO3：2SO2+O22SO3△H<0，试回答下列问题：⑴生产过程中常常通入过量的空气，你认为其原因是什么？⑵实际生产控制的温度为400℃-500℃，为什么？⑶增大压强对上述反应有何影响？工业上常常采用常压，为什么？gkxx精品课件100atm200atm300atmTN2转化率0300atm200atm100atmTN2转化率0TN2转化率0TN2转化率0100atm200atm300atm100

7、atm200atm300atm3、能正确反应出：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H<0的关系的是（）。ABCDD