2.4工业合成氨讲解.ppt

第4节化学反应条件的优化—工业合成氨 合成氨反应的特点 N2(气)+3H2(气) 2NH3(气) △H﹤0 一、合成氨反应的限度 1、能否自发？ 2、温度、压强怎样有利于氨的合成？ 3、氮气、氢气体积比是多少，平衡混合物中氨的含量最高？ 二、合成氨反应的速率 1、控制哪些反应条件来提高合成氨反应的速率？ 2、根据合成氨反应的速率公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？ 3、催化剂对反应速率有何影响？ 【自主学习】--大胆尝试 要求： 时间5分钟 请同学们认真阅读课本P65—69页，划出重要知识，用红色笔做好疑难标记，规范完成学案预习自学内容,不浪费一分一秒，争取基础知识全部过关。比一下谁回答的准确？ 要求:学生完成表格后,进行小组讨论,然后小组汇报讨论结果,通过对工业上合成氨条件的选择，归纳总结出应用化学反应原理选择化工生产条件的一般思路和方法，时间15分钟。 【展示点评】--我自信 具体要求 ①看规范（书写、格式）②看对错，找出关键词补充、完善③点评内容，讲方法规律 ④面带微笑，全面展示自我⑤用最大最美的普通话。⑥不重复别人已经评价和质疑的。时间10分钟 * * * * 弗里茨·哈伯：  将空气变为面包 复习 影响化学反应速率和化学平衡的重要因素有哪些? 化学反应速率 化学平衡 温度 气体压强 催化剂 浓度 温度越高,反应速率越大 压强越大,反应速率越大 催化剂加快反应速率 反应物浓度越大,反应速率越大 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 1、放热 2、正反应是气体体积缩小的反应。 三、合成氨的适宜条件的选择 生成物氨的浓度 反应物的浓度 催化剂 温度 压强 速率分析 使NH3生产得快 外界条件 高压 高温 使用 增大浓度 减小浓度 平衡分析 使NH3生产得多 高压 低温 无影响 增大浓度 减小浓度 1、压强怎么选？ ①合成氨反应是气态物质系数减小的气体反应，增大压强既可以增大反应速率，又能使平衡正向移动，所以理论上压强越大越好。 综合以上两点:根据反应器可使用的 钢材质量及综合指标来选择压强。 ②但是压强越大，对设备的要求高、压缩H2和N2所需要的动力大，因此选择压强应符合实际科学技术。 2、温度怎么选择？ ①因为正反应方向是放热的反应，所以降低温度有利于平衡正向移动。 ②可是温度越低，反应速率越小，达到平衡所需要的时间越长，因此温度也不宜太低。 ③催化剂要在一定温度下催化活性最大。 综合以上因素:实际生产中温度一般选择在700K左右（主要考虑催化剂的活性）。 3、使用催化剂？ 实际生产中选用铁为主体的多成分催化剂（铁触媒），它在700K时活性最高。 经济效益和社会效益要求化学反应速度要快，原料的利用率要高，单位时间的产量要高。 4、浓度怎么定？ N2 和H2的比例怎么定？ 增大反应物的浓度可以增大反应速率，减小生成物的浓度可以使平衡正向移动。从化学平衡的角度分析，在氮气和氢气的物质的量比为1：3时，平衡转化率最大，但是实验测得适当提高N2的浓度，即N2和H2的物质的量比为1：2.8时，更能促进氨的合成。 实际生产中的处理方法：及时将气态氨冷却液化分离出去；及时将氮气和氢气循环利用，使其保持一定的浓度。 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 根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强 适宜温度 700K左右 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 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，还要考虑动力、材料、设备等。 【小结·反思】 工业上利用某可逆反应生产产品： 已知2SO2(g)+O2(g) 2SO3 (g) △H＜0 (1) 应选用的温度是______。 应采用的压强是______，理由是___________ _________________________________________________________________________________ 450℃ 常压 因为常压下SO2 的转化率已经很高，若采用较大压强，SO2的转化率提高很少，但需要的动力更大，对设备的要求更高。 试一试？ 【合作探究