化学反应条件的选择――工业合成氨课件.ppt

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1、第2章第四节《化学反应条件的优化——工业合成氨》新汶中学王菊11.2教学目标【知识与技能】应用化学反应速率和化学平衡原理分析合成氨的适宜条件；【过程与方法】运用化学反应原理和化工生产条件选择的的思路和方法分析问题，解决问题；体验实际生产条件的选择与理论分析的差异；【情感态度与价值观】认识化学反应速率和化学平衡的原理在工业生产中的重要作用，提升对化学反应的价值的认识，从而赞赏化学科学对个人生活和社会发展的贡献。化学反应速率化学平衡气体压强温度催化剂浓度回顾：影响化学反应速率和化学平衡的重要因素有哪些?升高温度,反应速率加快增大压强,反应速率加快催化剂加快反应速率

2、增大反应物浓度，反应速率加快升高温度,平衡向吸热方向移动增大压强,平衡向气态物质系数减小的方向移动催化剂对平衡无影响增大反应物浓度,平衡正向移动19世纪以前，有远见的化学家曾指出：考虑到将来的粮食问题，为使子孙后代免于饥饿，必须寄希望于科学家能实现大气固氮——将空气中丰富的氮固定下来并转化为可被利用的形式。德国化学家哈伯在1913年实现了合成氨的工业生产，因此人们赞扬哈伯是“用空气制造面包的圣人”。弗里茨·哈伯假如你是化工厂的老板，你将如何选择合成氨的适宜反应条件？都要考虑哪些方面的问题？一、理论1、反应能否自发进行？（反应方向问题）2、怎样能使氨气产得多？（

3、反应限度问题）3、怎样能使氨气产得快？（反应速率问题）二、实际生产成本和生产条件基本思路△H-T△S<0增大反应限度（平衡正向移动）加快反应速率合成氨反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)已知298K时:△H=-92.2KJ·mol-1△S=-198.2J·K-1·mol-1思考：请根据正反应的焓变和熵变，分析298K下合成氨反应能否自发进行？反应的方向△H-T△S<0反应能自发进行反应的特点合成氨反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)已知298K时:△H=-92.2KJ·mol-1△S=-198.2J·K-1·mol-1思考：从反应的可逆性、热效

4、应、气态物质系数变化的角度分析合成氨的反应特点。a、可逆反应b、放热反应c、气态物质系数减小的反应思考：根据反应特点，结合化学平衡移动的知识，分析什么条件能使氨气生成得多？反应的限度合成氨反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)已知298K时:△H=-92.2KJ·mol-1△S=-198.2J·K-1·mol-1降低温度，增大压强有利于化学平衡向生成氨的方向移动1:11:21:31:41:51:60.60.50.40.30.20.1NH3%N2:H2在温度压强一定时，N2、H2体积比为1：3时平衡混合物中氨的含量最高。N2、H2体积比对产率的影响图在反应

5、达到一定转化率时，将产物氨气及时从混合气体中分离出去。思考：结合影响反应速率的因素，思考什么条件能使氨生成得快？反应的速率合成氨反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)已知298K时:△H=-92.2KJ·mol-1△S=-198.2J·K-1·mol-1合成氨反应的速率与反应的物质的浓度的关系为:ν=κC(N2)C1.5(H2)C-1(NH3)思考：可以采取哪些措施来提高反应速率？增大N2、H2浓度，将氨及时从混合气中分离出去反应的速率催化剂对合成氨反应速率的影响条件△E（KJ/mol）k(催)/k(无)无催化剂3353.4×1012(700k)使用Fe

6、催化剂167使用催化剂可使合成氨反应的速率提高上万亿倍反应的速率讨论：催化剂是对合成氨反应速率的影响程度如何？铁触媒催化能力【交流研讨】研讨的内容研讨的问题研讨结果1、既然增大压强既可提高反应速率，又可提高氨的产量，那么在合成氨工业中压强是否越大越好？压强怎么定？2、既然降低温度有利于平衡向生成氨的方向移动，那么生产中是否温度越低越好？3、催化剂对化学平衡的移动没有影响，在合成氨工业中要不要使用催化剂，为什么？温度怎么选择？要不要用催化剂？适宜条件的选择N2和H2的物质的量比为1：2.8，及时将气态氨冷却液化分离出去；氮气和氢气循环利用.（阅读书本67页最后一

7、段）讨论：浓度怎么定？N2和H2的比例怎么定？适宜条件的选择外部条件工业合成氨的适宜条件压强温度催化剂浓度研讨的结果适宜温度700K左右（催化剂活性最大）使用铁触媒作催化剂N2和H2的物质的量比为1：2.8的投料比,氨及时从混合气中分离出去，未转化的N2和H2进行循环利用适宜条件的选择低压：100个大气压中压：200—300个大气压高压：850—1000个大气压工业上利用某可逆反应生产产品：一般要使用催化剂：这样可以大大加快化学反应速率，提高生产效率，也提高了经济效益；选择合适的温度：该温度是催化剂活性最大的温度；选择合适的压强：既要考虑化学反应速率和化学平衡

8、，还要考虑动力、材料、设备等。【小结·