高二化学工业合成氨浅析.ppt

* 将固体NH4 I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应： ①NH4 I（s） NH3（g）+HI（g）； ②2HI（g） H2（g）+I2（g） 达到平衡时，c（H2）=0.5mol L-1， c（HI）= 4mol L-1， 则此温度下反应①的平衡常数为（　　） A．9 B．16 C．20 D．25 化学反应条件的优化 ----工业合成氨 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 合成氨反应的特点： ①可逆反应 ③正反应气态物质系数减小 ④正反应是放热反应 ②熵减小的反应 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H ＝-92.2kJ/mol (1体积) (3体积) (2体积) △S = -198.2J·K-1·mol-1 ___温度、___压强有利于化学平衡向生成氨的方向移动，N2、H2体积比为_____时平衡混合物中氨的含量最高。 分离出氨气。 增大 降低 1：3 一、合成氨反应的限度 1.升高温度 2.增大压强 3.增大反应物浓度 4.使用催化剂 5.增大N2`H2浓度,将氨及时从混合气中分离出去 催化剂可使合成氨反应的速率提高上万亿倍。 二、合成氨反应的速率 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？ 分析： 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。 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。 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。实际生产中压强一般选择在200～500大气压之间。 2、温度怎么选择？ 分析： 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、用不用催化剂？ 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。 分析: 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。 使用催化剂可使合成氨反应的速率提高上万亿倍。 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。即N2和H2的物质的量比为1：2.8 （阅读书本67页） 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 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，还要考虑动力、材料、设备等。 【小结·反思】 起始C(mol/L) 2 1 0 平衡C(mol/L) 0.8 0.4 1.2 例： 2SO2+ O2 2SO3 2SO2+ O2 2SO3 0