l化学反应条件的优化—工业合成氨zhch.ppt

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1、化学反应条件的优化—工业合成氨教学目标：了解如何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了解应用化学反应原理分析化工生产条件的思路和方法，体验实际生产的选择与理论分析的差异;通过对合成氨适宜条件的分析，认识化学反应速率和化学平衡的调控在工业生产中的重要作用。教学重点、难点：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要实现合成氨的工业化生产，必须从化学热力学和化学动力学两个方面选择合成氨的反应条件联想·质疑（P65）化学热力学化学动力学化学反应的方向化学反应的限度化学反应的速率合

2、成氨反应能否自发进行怎样能促使化学平衡向合成氨方向移动怎样能提高合成氨反应速率适宜的合成氨条件工艺流程化学工艺学高压对设备材质、加工制造的要求、温度的催化剂活性的影响等合成氨反应的特点：①可逆反应③正反应气体体积缩小④正反应是放热反应②熵减小的反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)⊿H＝-92.4kJ/MOL(1体积)(3体积)(2体积)⊿S=-198.2J.K-1.mol-1不同条件下平衡混合气中氨的含量(体积分数)(原料其中N2和H2的体积比是1:3)31.457.579.892.698

3、.81×108Pa23.142.265.284.295.46×107Pa9.119.138.264.286.42×107Pa4.510.625.152.081.51×107Pa13.826.447.071.089.93×107Pa0.050.10.42.215.31×105Pa4000C6000C5000C3000C2000C压强氨含量温度一、合成氨反应的限度请同学们根据合成氨反应的特点，利用影响化学平衡移动的因素，分析什么条件有利于提高氨的产率？___温、___压有利于化学平衡正向移动，N2、

4、H2浓度比为_____有利于原料充分反应，从而提高氨的产率。低高1：3讨论：能否用过量氮气提高氢气转化率？工业合成氨是否采用此方法？1:11:21:31:41:51:60.60.50.40.30.20.1NH3%N2:H2实验表明：适当提高氮气比例为1:2.8，有利于合成氨二、合成氨反应的速率1、升高温度、增大压强增大反应物浓度、使用催化剂交流·研讨(P66)2、增大N2、H2浓度,将氨及时从混合气中分离出去3、使用催化剂可以使合成氨的速率提高上万亿倍三、合成氨的适宜条件1、请填写下表生成氨的浓

5、度反应物的浓度催化剂温度压强速率分析平衡分析使NH3生产快使NH3生产多外界条件高压高压低温高温无影响使用增大浓度增大浓度减小浓度减小浓度选择适宜生产条件的原则：(1)既要注意外界条件对二者影响一致性,又要注意对二者影响的矛盾性。(2)既要注意温度、催化剂对速率影响的一致性,又要注意催化剂的活性对温度的限制。(3)既要注意理论上的需要,又要注意实际可能性。2、请你尝试为合成氨选择适宜条件合成氨适宜条件催化剂____________铁温度____________700K左右根据设备动力选择压强__

6、______________1×107~1×108PaN2、H2投料比______1:2.8及时分离________氨气(或1:3)例1、能使合成氨反应进行程度增大的方法是（）A、升高温度B、降低压强C、使用催化剂D、及时分离出氨气D二、合成氨工业简述：1、主要流程：原料气制取净化压缩合成分离液氨2、原料气制取：空气压缩碳液态空气N2(先逸出)物理方法蒸发CO2(+N2)N2化学方法分离出CO2制氮气:（造气）（净化）（合成氨）制氢气:水蒸气CO+H2CO2+H2H2炽热碳H2O(气)分离出CO

7、2C(S)+H2O(g)CO(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)我国合成氨工业的发展情况：解放前我国只有两家规模不大的合成氨厂；1949年全国氮肥产量仅0.6万吨；1982年达到1021.9万吨，成为世界上产量最高的国家之一。1．在合成氨工业中，为增加NH3的日产量，下列变化过程不能使平衡向右移动的是（）（A）不断将NH3分离出来（B）使用催化剂（C）采用700K左右的高温（D）采用2×107～5×107Pa的压强练一练：BC2、合成氨所需的H2可由煤和水蒸气反应而

8、制得，其中一步的反应为：CO(g)+H2O（g）CO2(g)+H2(g)（正反应放热），下列措施中，能提高CO转化率的是（）A、增大压强B、降低温度C、增大水蒸气浓度D、增大CO浓度练一练：BC3、在合成氨反应中，入口气体体积比N2:H2:NH3为6:18:1，出口气体体积比为9:27:8，则H2的转化率为________。25%N2+3H22NH3起始6181变化X3X2X6-X:1+2X=9:8X=1.5H2转化率=×100%=25%1.5×318练一练：4、在合成氨时，可以提高H2转化率的