课题2人工固氮技术——合成氨.PPT

课题2　人工固氮技术——合成氨 1．理解如何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。 2．了解合成氨生产的一般流程和反应原理、反应条件等。 3．介绍合成氨，体现化工生产的过程，体现实验室研究与实际生产之间的转化过程。 一、氮的存在和固定 1．存在 地壳中含量只有 ，大气中氮气占空气体积的 。 2．氮的固定 (1)概念：氮的固定是指 的方法。 (2)分类 二、合成氨的反应原理 1．反应原理 用氢气和氮气合成氨的化学方程式为： 。 2．反应特点 合成氨反应是一个 、 、 的反应。 3．反应条件 工业上，合成氨的适宜条件为 、 、 。 三、合成氨的基本生产过程 合成氨的基本生产过程主要包括三个步骤： 、 、 。 1．原料气的制备 (1)氮气的制备 ①物理方法： ②化学方法：将空气中的氧气与 作用生成 ，再除去 。 (2)氢气的制备 ①碳与水蒸气的反应，用方程式表示为： 。 ②水蒸气与碳氢化合物的反应，用方程式表示为： ， 。 2．原料气的净化 (1)含义：原料气的净化是指 ，目的是 。 (2)净化方法 ①H2S的除去，用方程式表示为： ； ②CO的除去，用方程式表示为： ； ③CO2的除去，用方程式表示为： 。 3．氨的合成与分离 (1)氨的合成：将净化后的原料气加压送进 ，在适宜条件下充分反应制取氨。 (2)从合成塔出来的混合气体，其中氨气占总体积的15%，要把混合气体通过 使氨液化，再导入 。 四、合成氨工业的发展 合成氨工业的主要研究领域有 、 、 。 一、合成氨适宜条件的选择 如果你是一个合成氨工厂的厂长，你对合成氨生产有何要求 ? [学生交流] 【提示】　合成氨生产的要求 合成氨工业要求：①反应要有较大的反应速率；②要最大限度地提高平衡混合物中NH3的含量。 工业合成氨的反应特点是什么？ 运用化学反应速率和化学平衡原理的有关知识，同时考虑合成氨生产中的动力、材料、设备等因素如何选择合成氨的适宜生产条件？ [师生互动] 【提示】　(1)浓度：因为增大反应物浓度，能提高反应速率和转化率，故生产中常使用廉价易得的原料适当过量，以提高另一原料的利用率。因此生产中常适当增加N2的比例。 (2)压强：无论从反应速率还是化学平衡考虑，压强越大越有利于合成氨。但压强太大，动力消耗大，设备的质量和制造水平要求高，故必须综合考虑。目前我国合成氨厂一般采用的压强在10～30 MPa之间。 (3)温度：对于放热反应，升温可提高反应速率，但转化率降低，若温度太低，反应速率又太慢，综合考虑以500 ℃左右为宜。而且在此温度下催化剂活性最大。 (4)催化剂：加快反应速率但不影响平衡，可以提高单位时间内氨的产量。目前工业上多以铁触媒为催化剂。 下列有关合成氨工业的叙述，可用勒夏特列原理来解释的是(　　) A．使用铁触媒，使N2和H2混合气体有利于合成氨 B．高压比常压条件更有利于合成氨的反应 C．500 ℃左右比室温更有利于合成氨的反应 D．合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率 【解析】　勒夏特列原理运用范围，就是能使已平衡的可逆反应发生平衡移动的一些因素。选项A中催化剂不能使平衡移动。选项B中加压可使合成氨反应正向移动。选项C中高温不利于合成氨，只能加快反应速率，另外，500 ℃左右铁触媒活性最大。选项D中，循环使用，不涉及平衡移动问题。 【答案】　B 【点评】　勒夏特列原理只能解释有关平衡移动问题，不能用于解释化学反应速率问题。有效碰撞理论、勒夏特列原理各有其应用的对象，应加以区分。 1.下列关于氮气、氢气合