第2章第4节化学反应条件的优化——工业合成氨.ppt

1．生产流程 3．净化气体 制得的N2、H2需净化，除去杂质(防止催化剂中毒)，再用压缩机压缩至高压。 4．NH3的合成 在合成塔中进行。从塔口进气，经热交换器与塔内反应后的高温气体逆流交换热量后，进入合成塔与铁接触反应，从塔上口出气。 5．NH3的分离 混合气经冷却后，进入氨分离器，只有氨气在该压强下液化得到液氨，而未反应的N2和H2经循环压缩机压缩后，再通入合成塔中进行反应。 A．混合气进行循环利用遵循绿色化学思想 B．分离液氨利于加快正反应速率 C．对原料气进行压缩是为了增大原料气的转化率 D．使用催化剂可以提高反应的速率，但是不能使平衡向正反应方向移动 [解析]　A项，混合气进行循环利用，原子利用率高，符合绿色化学思想；B项，分离液氨不能加快反应速率，主要是利于平衡正向移动，提高原料利用率；C项，压缩混合气(加压)利于平衡正向移动；D项，催化剂能加快反应速率，对平衡无影响。 [答案]　B 合成氨流程中的每个环节的总旨是：增大产率、降低成本、增大效益。 点 击 下 图 进 入 (1)合成氨反应特点：可逆，放热，熵减小，气体的物质的量减小。 (2)合成氨反应的条件：700 K，高压，催化剂， n(N2)∶n(H2)＝1∶2.8(投料)。 (3)化学反应条件的优化原则： ①反应速率尽量快。 ②原料转化率尽量高。 点 击 下 图 进 入 * 返回 (1)在298 K时N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝ －92.2 kJ·mol－1，ΔS＝－192.2 J·K－1·mol－1。则该反应在298 K时， (能，不能)自发进行。 (2)增大合成氨速率的因素有 、增大压强(浓度)、使用 ，使平衡N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)向右移动的措施有：降低 、增大 、使N2或H2的浓度 、NH3的浓度减小。 (3)反应中若使N2、H2转化率相等，则n(N2)∶n(H2)＝ 。 能 升高温度 催化剂 温度 压强 增大 1∶3 一、合成氨反应的限度 1．合成氨反应的特点 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92.2 kJ·mol－1 ΔS＝－198.2 J·K－1·mol－1 (1)由反应方程式的系数关系可知是气体体积 的反应； (2)根据ΔH(298 K)＝－92.2 kJ·mol－10知是 反应； (3)ΔS(298 K)＝－198.2 J·K－1·mol－1，说明是 反应。 2．合成氨反应的限度分析 (1) 温度、 压强将有利于化学平衡向生成氨的方向移动。 (2)在一定温度、压强下，反应物氮气、氢气的体积比为 时平衡混合物中氨的含量最高。 减小 放热 熵减 降低 增大 1∶3 二、合成氨反应的速率 (1)v＝kc(N2)c1.5(H2)c－1(NH3)。 三、合成氨的适宜条件 (1)温度以 左右为宜。 (2)压强分为低压(1×107 Pa)、中压(2×107～3×107 Pa)、高压(8.5×107～1×108 Pa)三种类型。 (3)用 作催化剂。 (4)按N2与H2的物质的量之比为1∶2.8投料，并及时分离出 。 700 K NH3 铁 四、反应流程 1．实验研究表明，在特定条件下，合成氨反应的速率与参 与反应的物质的浓度的关系式为：v＝k·c(N2)·c1.5(H2)·c－ 1(NH3)，请你根据该关系式分析，各物质的浓度对反应速 率有哪些影响？可以采取哪些措施来提高反应速率？ 分析：由合成氨反应的化学反应速率公式可知，在一定 温度、压强下，化学反应速率与反应物浓度[c(N2)或 c1.5(H2)]成正比关系，与生成物浓度[c(NH3)]