2012高中化学 第1单元课题2人工固氮技术——合成氨同步导学课件 新人教版选修2.ppt

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1、课题2人工固氮技术——合成氨1．理解如何应用化学反应速率和化学平衡原理，选择合成氨的适宜条件。2．了解合成氨生产的一般流程和反应原理、反应条件等。3．介绍合成氨，体现化工生产的过程，体现实验室研究与实际生产之间的转化过程。一、氮的存在和固定1．存在地壳中含量只有，大气中氮气占空气体积的。2．氮的固定(1)概念：氮的固定是指的方法。(2)分类0.04%78%将游离态氮转化为化合态氮二、合成氨的反应原理1．反应原理用氢气和氮气合成氨的化学方程式为：。2．反应特点合成氨反应是一个、、的反应。3．反应条件工业上，合成氨的适宜条件为、、。可逆放热气体分子总数减少铁作

2、催化剂400～500℃的温度10～30MPa的压强三、合成氨的基本生产过程合成氨的基本生产过程主要包括三个步骤：、、。造气(制备合成氨的原料气)净化(原料气净化处理)合成(使原料气进行化学反应合成氨)1．原料气的制备(1)氮气的制备①物理方法：②化学方法：将空气中的氧气与作用生成，再除去。(2)氢气的制备①碳与水蒸气的反应，用方程式表示为：。②水蒸气与碳氢化合物的反应，用方程式表示为：，。碳CO2CO22．原料气的净化(1)含义：原料气的净化是指，目的是。(2)净化方法①H2S的除去，用方程式表示为：；②CO的除去，用方程式表示为：；③CO2的除去，用方程

3、式表示为：。除去原料中杂质的过程防止催化剂中毒H2S＋NH3·H2O===NH4HS＋H2OK2CO3＋CO2＋H2O===2KHCO33．氨的合成与分离(1)氨的合成：将净化后的原料气加压送进，在适宜条件下充分反应制取氨。(2)从合成塔出来的混合气体，其中氨气占总体积的15%，要把混合气体通过使氨液化，再导入。四、合成氨工业的发展合成氨工业的主要研究领域有、、。合成塔冷凝器液氨贮罐原料及原料气的净化催化剂的改进环境保护一、合成氨适宜条件的选择如果你是一个合成氨工厂的厂长，你对合成氨生产有何要求?[学生交流]【提示】合成氨生产的要求合成氨工业要求：①反应要

4、有较大的反应速率；②要最大限度地提高平衡混合物中NH3的含量。工业合成氨的反应特点是什么？运用化学反应速率和化学平衡原理的有关知识，同时考虑合成氨生产中的动力、材料、设备等因素如何选择合成氨的适宜生产条件？[师生互动]【提示】(1)浓度：因为增大反应物浓度，能提高反应速率和转化率，故生产中常使用廉价易得的原料适当过量，以提高另一原料的利用率。因此生产中常适当增加N2的比例。(2)压强：无论从反应速率还是化学平衡考虑，压强越大越有利于合成氨。但压强太大，动力消耗大，设备的质量和制造水平要求高，故必须综合考虑。目前我国合成氨厂一般采用的压强在10～30MPa之

5、间。(3)温度：对于放热反应，升温可提高反应速率，但转化率降低，若温度太低，反应速率又太慢，综合考虑以500℃左右为宜。而且在此温度下催化剂活性最大。(4)催化剂：加快反应速率但不影响平衡，可以提高单位时间内氨的产量。目前工业上多以铁触媒为催化剂。下列有关合成氨工业的叙述，可用勒夏特列原理来解释的是()A．使用铁触媒，使N2和H2混合气体有利于合成氨B．高压比常压条件更有利于合成氨的反应C．500℃左右比室温更有利于合成氨的反应D．合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率【解析】勒夏特列原理运用范围，就是能使已平衡的可逆反应发生平衡移动的一些因素。选项A中

6、催化剂不能使平衡移动。选项B中加压可使合成氨反应正向移动。选项C中高温不利于合成氨，只能加快反应速率，另外，500℃左右铁触媒活性最大。选项D中，循环使用，不涉及平衡移动问题。【答案】B【点评】勒夏特列原理只能解释有关平衡移动问题，不能用于解释化学反应速率问题。有效碰撞理论、勒夏特列原理各有其应用的对象，应加以区分。1.下列关于氮气、氢气合成氨的说法中，正确的是()A．将氮气、氢气合成氨，必须施加高温、高压、催化剂等反应条件B．在氮气、氢气合成氨的化学反应中，催化剂的性能对反应物的温度和压强的高低具有一定的制约作用C．现代工业上实施的合成氨属于仿生固氮D．

7、现代工业上实施的合成氨属于人工固氮【解析】催化剂是影响化学反应速率外部因素中的主角。催化剂的性能强了，可以适当降低反应物的温度和压强；催化剂的性能弱了，就要适当的提高反应物的温度和压强。催化剂固有性能的发挥与温度有直接的关系，温度太高或太低，都会降低催化剂的活性。生物固氮，是自然界中的一些微生物种群(如豆科植物的根廇菌)以自身的固氮酶为催化剂，在常温、常压下，通过生物化学过程，将空气中的氮气转化成含氮化合物的固氮过程。仿生固氮是人为的利用具有固氮酶作用的人造催化剂在常温、常压下的固氮。显然，现代工业上实施的合成氨不属于仿生固氮。【答案】BD二、合成氨的基本

8、生产过程合成氨的原料气是如何制备的？[学生交流]【提示】制备合成氨