高二化学合成氨条件的选择 人教版.doc

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1、高二化学合成氨条件的选择[教学目标]1．知识目标（1）使学生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。2．能力和方法目标（1）通过合成氨生产条件的分析和选择，使学生了解应化学原理选择化工生产条件的思路和方法。（2）通过用化学反应速率理论、化学平衡理论选择合成氨反应条件，培养知识的综合应用和归纳能力。（3）通过合成氨对工业、农业等领域的重要作用的教育，让学生理解化学对于改善人类生活的重要意义。[教学过程]一：合成氨条件的选择工业上用N2和H2合成氨：N2+3H22NH3+Q从反应速率和化学平衡两方面看，选择什么样的操作条

2、件才有利于提高生产效率和降低成本呢？从速率看，温度高、压强大（即N2、H2浓度大）都会提高反应速率；从化学平衡看，温度低、压强大都有利于提高N2和H2的转化率。可见，压强增大，从反应速率和化学平衡看都是有利于合成氨的。但从生产实际考虑，压强越大，需要的动力越大，对材料的强度和设备的制造要求越高，将使成本增大。故一般合成氨厂采用的压强是20~50MPa帕斯卡。而温度升高，有利于反应速率但不利于N2和H2的转化率。如何在较低的温度下保持较大转化率的情况下，尽可能加快反应速率呢？选用合适的催化剂能达到这个目的。那么，较低的温度是低到什么限度呢？不能低于所用催化剂的活性温度。目前使用的催化剂是以铁为

3、主体的多成分催化剂——又称铁触媒。其活性温度为450℃~550℃，即温度应在450~550℃为宜。将来如制出活性温度更低、活性也很在的新型催化剂时，合成氨使用的温度当然比现在要低，转化率就能更高了。选择适宜的条件：根据N2+3H22NH3+Q这一反应的特点，运用化学反应速率和化学平衡的理论来选择适宜条件。该反应为可逆、体积减小、正反应为放热等特点。（1）适宜的压强：为何强调适宜？压强越大、有利于NH3的合成，但太大，所需动力大，材料强度高，设备制造要求高，成本提高，选择2×107~5×107Pa压强。思考：工业上生产H2SO4：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)为何不采用加压方法？（因

4、为在常压下SO2的转化率已达91%，不需要再加压）（2）适宜的温度：温度越低越有利于NH3的合成，为何还要选择5000C高温？因为温度越低，反应速率越小，达平衡时间长，单位时间产量低，另外5000C时，催化剂活性最大。（3）使用催化剂（4）及时分离出NH3，并不断补充N2和H2（N2要过量，提高成本较高的H2转化率）小结：合成氨的适宜条件：压强：20~50MPa帕斯卡温度：500℃左右催化剂：铁触媒二、合成氨工业简述：合成氨工业主要是原料气中的氢气和氮气合成氨的过程。我们先从原料气谈起。（1）原料气的制备、净化和压缩：一是将空气液化，蒸发，使它分离为N2和O2N2：二是将空气中的O2跟碳作用

5、：C+O2=CO2，再除去CO2H2：将水蒸气通过赤热的煤层（或焦炭层）：C+H2O(气)△CO+H2在催化剂存在下：CO+H2O(气)CO2+H2在制取原料气的过程中，常混有不同数量的其他杂质，而合成氨所需要的是纯净的N2和H2，所以必须将这些杂质除去，否则会使合成氨所用催化剂“中毒”，清除杂质的过程叫做原料气的净化。由于氨的合成是在高压下进行的，所以在氨的合成之前，还需要将N2、H2混合气体用压缩机压缩至高压。（2）氨的合成：N2+3H22NH3+热在合成塔中进行合成塔水冷器氨分离器压缩机N2、H2循环压缩机混合气体液氨循环气体（此图边讲边画）（3）氨的分离：从合成塔里出来的混合气体通常

6、含15%左右的氨。为了使氨从没有起反应的N2和H2里分离出来，要把混合气体通过冷凝器，使氨液化，然后在气体分离器里把液态氨分离出来，导入液氨贮罐。由气体分离器出来的气体，经过循环压缩机，再送到合成塔里去，以便充分利用原料。课堂练习：1．在现代无机化工、有机化工、生物化工等生产中，大多数产品的合成往往需要使用的主要化学反应条件是（）。（A）高温（B）高压（C）催化剂（D）高温、高压、催化剂2．将V1L的H2和V2L的N2在一定条件下发生反应，达到平衡后，混合气体总体积为V3L（气体体积均在相同条件下测定），则生成NH3的体积是（）。（A）（V1+V2-V3）L（B）（V1+V2+V3）L（C）

7、（V1+V2-2V3）L（D）[V3-（V1+V2）]L3．在某合成氨厂合成氨的反应中，测得合成塔入口处气体N2、H2、NH3的体积比为6:18:1，出口处气体N2、H2、NH3的体积比为9:27:8，则氮的转化率为（）。（A）5%（B）50%（C）25%（D）20%4．下面是合成氨的简要流程示意图（如图2-4-1）：沿x路线回去的物质的是（）。（A）N2和H2（B）催化剂（C）N2（D）H25．工业上用氨和