2021_2022学年新教材高中化学第2章化学反应的方向限度与速率4化学反应条件的优化__工业合成氨学案鲁科版选择性必修1.doc

《2021_2022学年新教材高中化学第2章化学反应的方向限度与速率4化学反应条件的优化__工业合成氨学案鲁科版选择性必修1.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第4节　化学反应条件的优化——工业合成氨必备知识·自主学习一、合成氨反应的限度1．反应原理N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)在298K时：ΔH＝－92.2kJ·mol－1，ΔS＝－198.2J·K－1·mol－1。2．反应特点3．影响因素(1)反应条件：降低温度、增大压强，有利于化学平衡向合成氨的方向移动。(2)投料比：温度、压强一定时，N2、H2的体积比为1∶3时平衡混合物中氨的百分含量最高。298K时合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH(298K)＝－92.2kJ·mol－1。在该温度下，取1molN2和3molH2放在密闭容

2、器中，在催化剂存在时进行反应，反应放出的热量是多少，为什么？提示：小于92.2kJ，因为合成氨反应是可逆反应，不可能完全进行到底。二、合成氨反应的速率1．增大合成氨反应速率的方法2．浓度与合成氨反应速率之间的关系在特定条件下，合成氨反应的速率与参加反应的物质的浓度的关系式为v＝kc(N2)c1.5(H2)c－1(NH3)，由速率方程可知：增大N2或H2的浓度，减小NH3的浓度，都有利于提高合成氨反应的速率。(1)温度和催化剂如何影响合成氨的反应速率？提示：温度升高，会加快反应速率；同时加入合适的催化剂能降低合成氨反应的活化能，使合成氨反应的速率提高。(

3、2)判断下列说法是否正确。正确的打“√”，错误的打“×”。①升高温度，对合成氨的正反应的反应速率影响更大(　　)提示：×。合成氨反应的正反应是放热反应，升高温度，正、逆反应的反应速率都增大，但是温度对吸热反应的速率影响更大，所以对该反应来说，对逆反应速率影响更大。②增大压强，对合成氨的正反应的反应速率影响更大(　　)提示：√。合成氨的正反应是气体体积减小的反应，增大压强，对正反应的反应速率影响更大。③加入催化剂，对合成氨的正逆反应的反应速率影响程度相同(　　)提示：√。加入催化剂，对正、逆反应的反应速率的影响相同。三、合成氨反应的适宜条件1．合成氨反应

4、适宜条件分析工业生产中，必须从反应速率和反应限度两个角度选择合成氨的适宜条件，既要考虑尽量增大反应物的转化率，充分利用原料，又要选择较快的反应速率，提高单位时间内的产量，同时还要考虑设备的要求和技术条件。2．合成氨的适宜条件序号影响因素选择条件1温度反应温度控制在700K左右2物质的量N2、H2投料比1∶2.83压强1×107～1×108Pa4催化剂选择铁作催化剂(1)判断下列说法是否正确。正确的打“√”，错误的打“×”。①合成氨反应在高温下能自发进行。(　　)提示：×。合成氨反应ΔH＜0，ΔS＜0，ΔH－TΔS在低温时小于0。②温度越高越利于合成氨反

5、应平衡正向移动。(　　)提示：×。合成氨反应ΔH＜0，温度越低越利于平衡正向移动。③合成氨反应中，压强越大越利于反应速率加快和平衡正向移动。(　　)提示：√。合成氨正反应是一个气体分子数减小的反应，所以增大压强，平衡正向移动。④使用催化剂能提高合成氨反应物的平衡转化率。(　　)提示：×。催化剂同倍数加快正、逆反应速率，对转化率无影响。(2)在合成氨工业中要使用催化剂，既然催化剂对化学平衡的移动没有影响，为什么还要使用呢？提示：为了加快反应速率，采用以铁为主的催化剂。(3)有的同学说“从合成塔出来的混合气体，其中氨只占15%，所以生产氨的工厂的效率都很低

6、”，你是否认同，为什么？提示：不认同。因为虽然从合成塔出来的混合气体中氨只占15%，但由于原料氮气和氢气循环使用和不断分离出液氨，所以合成氨的工厂的生产效率还是很高的。关键能力·合作学习知识点　工业合成氨适宜条件的选择1．工业生产中选择适宜生产条件的思路：对于某一特定的实际反应，选取适宜的反应条件的基本思路如下：(1)分析化学反应的特点：从可逆性、反应前后气体系数的变化、焓变三个角度分析。(2)根据反应特点具体分析反应条件对速率和平衡的影响。(3)从速率和平衡的角度进行综合分析，再充分考虑实际情况，选出适宜的反应条件。反应条件有利于加快速率的条件控制有

7、利于平衡正向移动的条件控制综合分析结果浓度增大反应物的浓度增大反应物的浓度、减小生成物的浓度不断地补充反应物、及时地分离出生成物催化剂加合适的催化剂不需要加合适的催化剂温度高温ΔH<0低温兼顾速率和平衡,考虑催化剂的适宜温度ΔH>0高温在设备条件允许的前提下,尽量采取高温并考虑催化剂的活性压强高压(有气体参加)ΔV(g)<0高压在设备条件允许的前提下,尽量采取高压ΔV(g)>0低压兼顾速率和平衡,选取适宜的压强2.工业合成氨生产条件的选择：(1)合成氨生产的要求。合成氨工业要求：①反应要有较快的反应速率。②要最大限度地提高平衡混合物中NH3的含量。(2

8、)合成氨生产条件的选择依据。①化学反应速率和化学平衡原理的有关知识。②合成氨生产中的动力、材料