高中鲁科版化学2.4 《化学反应条件的优化-工业合成氨》课件选修4.ppt

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1、第4节　化学反应条件的优化——工业合成氨1.认识合成氨的化学原理。2．应用化学平衡和化学反应速率的有关知识选择合成氨的条件。3．了解合成氨生产的主要流程。4．了解工业条件选择的依据和原则。课程标准导航新知初探自学导引自主学习(2)化学反应的特点该反应是一个能自发进行的、_____热的、气体体积_______的可逆反应。2．合成氨反应的限度分析______温度、_______压强将有利于化学平衡向生成氨的方向移动，在一定温度、压强下，反应物氮气、氢气的体积比为_______时，平衡混合物中氨的含量最高。放减小降低增大1∶3二、合成氨反应的速率增大_________

2、___，使用合理_________，升高_______均可增大合成氨反应的反应速率。反应物浓度催化剂温度三、合成氨的适宜条件1．合成氨反应条件的选择原则(1)尽量增大反应物的________，充分利用原料；(2)选择较快的___________，提高单位时间内的产量；(3)考虑设备和技术条件。转化率反应速率2．合成氨反应的适宜条件(1)压强压强越大越有利于合成氨，但在实际生产中,应根据反应设备可使用的钢材质量及综合指标来选择压强，大致分为______、_____和______三种类型。低压中压高压(2)温度温度越高，反应速率____，但不利于氨的合成，在实际生产

3、中一般控制反应温度在____K左右(且在此温度时催化剂的活性_____)。(3)催化剂使用催化剂可以大幅度提高反应速率，合成氨生产一般选择______做催化剂。越大700最大铁(4)浓度合成氨生产通常采用N2和H2物质的量之比为1∶2.8的投料比，及时将氨气从反应混合物中分离出去。此外，还应考虑原料的____、未转化的合成气的_____使用、_______的综合利用等问题。价格循环反应热1．从化学反应速率和化学平衡两方面考虑,合成氨应采用的条件是()A．低温、高压、催化剂B．低温、低压、催化剂C．高温、高压、催化剂D．适当温度、低压、催化剂自主体验解析：选C。根

4、据合成氨反应的特点、外界条件对反应速率和化学平衡的影响及催化剂的活性进行选择。2．合成氨时，既要使H2的转化率增大，又要使反应速率增大，可采取的方法是()A．补充H2B．升高温度C．增大压强D．使用催化剂解析：选C。补充H2，使反应速率加快，但H2的转化率降低；升温，反应速率加快，平衡左移，H2的转化率降低；增大压强，反应速率加快，平衡右移，H2的转化率提高；催化剂只能加快反应速率，而不会提高反应物的转化率。3．在合成氨工业中，达到下列目的的变化过程中与平衡移动无关的是()①为增加NH3的日产量，不断将NH3分离出来②为增加NH3的日产量，使用催化剂③为增加NH

5、3的日产量而采用1×107Pa～1×108Pa的压强④为增加NH3的日产量，采用700K左右的高温A．①②B．③④C．①③D．②④解析：选D。②中催化剂不能使平衡移动，④中升高温度，平衡逆向移动，不利于NH3的生成，故选D。探究导引1怎样考虑合成氨的适宜条件？提示：运用化学反应速率和化学平衡移动原理，同时考虑合成氨生产中的动力、材料、设备等因素，选择合成氨的适宜条件。要点突破讲练互动要点1合成氨适宜条件的选择要点归纳1．提高反应的平衡转化率和反应速率的措施提高反应的平衡转化率提高化学反应速率性质措施性质措施放热降低温度活化能高加催化剂分子数减小增大压强低温时反应

6、速率低升高温度平衡常数不大降低温度原料气体浓度增加能提高反应速率增大N2、H2的浓度氨气浓度降低使平衡过程正移降低NH3浓度氨气浓度增加能降低反应速率分离氨气2.合成氨反应的适宜条件因数条件速率平衡其他适宜条件增大压强增大向右移动动力、材料、设备有限20～50MPa的高压升高温度增大向左移动催化剂在700K时活性最大700K左右的适宜温度因数条件速率平衡其他适宜条件增大反应物浓度或减小生成物浓度v正增大v逆减小向右移动另一反应物转化率增大不明显①不断补充N2、H2(1∶2.8)循环操作②及时分离NH3催化剂增大Fe为主的多成分催化剂特别提醒工业生产中化学反应条件

7、优化的一般原则工业生产中既要考虑反应速率快，又要考虑原料利用率高，所以在选择生产条件时，应从这两方面分析，同时也要考虑实际条件的限制。当两者出现矛盾时，两者都要兼顾，特别要适应催化剂的活性，如合成氨及合成三氧化硫的温度的选择。压强则在条件允许范围内选择；同时还可增大廉价原料的用量，及时分离出产物，既可以增大反应速率，又可提高平衡转化率。即时应用(2)若降低温度，会使上述化学平衡向生成氨的方向移动，则正反应是__________反应，生成1molNH3的热效应数值为46.1kJ，则该反应的热化学方程式为__________________________。(3)合

8、成氨时，选择500℃高温