人教版高中化学选择性必修1 第二章 第四节 化学反应的调控（课件）.pptxVIP

第2章化学反应速率与化学平衡第四节化学反应的调控

导入人类从诞生到1900年,几百万年的时间,人口只增长到16亿,而从1908年合成氨工业化至现在100多年的时间,人口增加到了超过76亿,其中合成氨起了巨大的作用。合成氨工业诞生了化学肥料,使土地的粮食产量翻了几番,这其中的意义是无法用语言来表达的。氨除了作为肥料,也是生产硝酸、各种含氮的无机盐及有机中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和丁腈橡胶等的原料,在国民经济中占有重要地位。那么工业合成氨时,主要考虑的因素有哪些?

一、合成氨反应特点的分析合成氨的反应方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g),已知298K时:ΔH=?92.4kJ·mol?1,ΔS=?198.2J·mol?1·K?1。概括此反应的特点。(1)可逆性:反应为可逆反应。(2)熵变:ΔS0,正反应是气体体积缩小的反应。(3)焓变:ΔH0,正反应是放热反应。(4)自发性:常温(298K)下,ΔG=ΔH?TΔS0,反应能自发进行。

一、合成氨反应特点的分析[问题思考]根据合成氨反应的特点,在工业生产过程中该如何选择反应条件,以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量呢(利用影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析)?对合成氨反应的影响影响因素浓度温度压强催化剂增大合成氨的反应速率提高平衡混合物中氨的含量增大反应物浓度升高温度增大压强使用催化剂增大反应物浓度或减小生成物浓度降低温度增大压强无影响

一、合成氨反应特点的分析下表实验数据是在不同温度、压强下,平衡混合物中氨的含量的变化情况(初始时氮气和氢气的体积比是1∶3)。分析表中数据,结合合成氨反应的特点,讨论如何选择反应条件,以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量。

一、合成氨反应特点的分析1.分析表中数据可知,增大压强、降低温度均有利于提高平衡混合物中氨的含量。2.升高温度、增大压强、增大反应物浓度及使用催化剂等,都可以使合成氨的反应速率增大。降低温度、增大压强、增大反应物浓度等有利于提高平衡混合物中氨的含量。催化剂可以增大反应速率,但不改变平衡混合物的组成。

一、合成氨反应特点的分析小试牛刀正误判断。(1)在合成氨的实际生产中,温度越低,压强越大越好。()(2)在合成氨中,加入催化剂能提高原料的转化率。()(3)催化剂在合成氨中质量没有改变,因此催化剂没有参与反应。()(4)增大反应物的浓度,减少生成物的浓度,可以提高氨的产率。()(5)合成氨中在提高速率和原料的转化率上对温度的要求是一致的。()×√×××

二、工业合成氨的适宜条件[问题思考]工业合成氨反应条件的选择主要基于哪些因素考虑?合成氨反应条件的选择原则:应从化学反应速率和反应限度两个角度进行分析。(1)尽量增大反应物的转化率,充分利用原料;(2)选择较快的化学反应速率,提高单位时间内的产量;(3)考虑设备的要求和技术条件。

二、工业合成氨的适宜条件1.工业合成氨适宜条件的分析(1)压强原理分析和对实验数据的分析均表明,合成氨时压强越大越好。400℃下,压强对平衡混合物中NH3的体积分数影响如下图所示。①缺点:压强越大,对材料的强度和设备的制造要求就越高,需要的动力也越大,这将会大大增加生产投资,并可能降低综合经济效益。②生产实际:目前,我国合成氨厂一般采用的压强为10MPa~30MPa。

二、工业合成氨的适宜条件1.工业合成氨适宜条件的分析(2)温度根据平衡移动原理,合成氨应该采用低温以提高平衡转化率。10MPa下,平衡混合物中氨的体积分数随温度的变化如下图所示。①缺点:温度降低会使反应速率减小,达到平衡所需的时间变长,经济效益低,因此,需要选择一个适宜的温度。②生产实际:目前,在实际生产中一般采用的温度为400~500℃。

二、工业合成氨的适宜条件1.工业合成氨适宜条件的分析(3)催化剂①通常采用加入催化剂的方法,改变反应历程,降低反应的活化能,使反应物在较低温度时能较快地发生反应。②目前,合成氨工业中普遍使用的是以铁为主体的多成分催化剂,又称铁触媒。铁触媒在500℃左右时的活性最大,这也是合成氨一般选择400~500℃进行的重要原因。

二、工业合成氨的适宜条件1.工业合成氨适宜条件的分析(5)合成氨的生产流程示意图综上所述,工业上通常采用铁触媒、在400~500℃和10MPa~30MPa的条件下合成氨。

二、工业合成氨的适宜条件归纳总结:合成氨反应的适宜条件

三、化学反应的调控[问题思考]影响化学反应进行的因素有哪些?调控化学反应要注意哪些问题?

三、化学反应的调控1.影响化学反应进行的因素(1)内因:参加反应的物质组成、结构和性质等本身因素。(2