江苏省邳州市第二中学2013年高中化学选修四课件：第4节　化学反应条件的优化——工业合成氨.ppt

第4节　化学反应条件的优化——工业合成氨; 1.认识合成氨的化学原理。 2．应用化学平衡和化学反应速率的有关知识选择合成氨的条件。 3．了解合成氨生产的主要流程。 4．了解工业条件选择的依据和原则。;;(2)化学反应的特点 该反应是一个能自发进行的、_____热的、气体体积_______的可逆反应。 2．合成氨反应的限度分析 ______温度、_______压强将有利于化学平衡向生成氨的方向移动，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。;二、合成氨反应的速率 增大____________，使用合理_________，升高_______均可增大合成氨反应的反应速率。;三、合成氨的适宜条件 1．合成氨反应条件的选择原则 (1)尽量增大反应物的________，充分利用原料； (2)选择较快的___________，提高单位时间内的产量； (3)考虑设备和技术条件。;2．合成氨反应的适宜条件 (1)压强 压强越大越有利于合成氨，但在实际生产中,应根据反应设备可使用的钢材质量及综合指标来选择压强，大致分为______、_____和______三种类型。;(2)温度 温度越高，反应速率____，但不利于氨的合成，在实际生产中一般控制反应温度在____ K左右(且在此温度时催化剂的活性_____)。 (3)催化剂 使用催化剂可以大幅度提高反应速率，合成氨生产一般选择______做催化剂。;(4)浓度 合成氨生产通常采用N2和H2物质的量之比为1∶2.8的投料比，及时将氨气从反应混合物中分离出去。此外，还应考虑原料的____、未转化的合成气的_____使用、_______的综合利用等问题。; 1．从化学反应速率和化学平衡两方面考虑,合成氨应采用的条件是(　　) A．低温、高压、催化剂　　　 B．低温、低压、催化剂 C．高温、高压、催化剂 D．适当温度、低压、催化剂;解析：选C。根据合成氨反应的特点、外界条件对反应速率和化学平衡的影响及催化剂的活性进行选择。;2．合成氨时，既要使H2的转化率增大，又要使反应速率增大，可采取的方法是(　　) A．补充H2 B．升高温度 C．增大压强 D．使用催化剂 解析：选C。补充H2，使反应速率加快，但H2的转化率降低；升温，反应速率加快，平衡左移，H2的转化率降低；增大压强，反应速率加快，平衡右移，H2的转化率提高；催化剂只能加快反应速率，而不会提高反应物的转化率。;3．在合成氨工业中，达到下列目的的变化过程中与平衡移动无关的是(　　) ①为增加NH3的日产量，不断将NH3分离出来 ②为增加NH3的日产量，使用催化剂 ③为增加NH3的日产量而采用1×107 Pa～1×108 Pa的压强 ④为增加NH3的日产量，采用700 K左右的高温;A．①② B．③④ C．①③ D．②④ 解析：选D。②中催化剂不能使平衡移动，④中升高温度，平衡逆向移动，不利于NH3的生成，故选D。; 探究导引1　怎样考虑合成氨的适宜条件？ 提示：运用化学反应速率和化学平衡移动原理，同时考虑合成氨生产中的动力、材料、设备等因素，选择合成氨的适宜条件。;要点归纳 1．提高反应的平衡转化率和反应速率的措施;;2.合成氨反应的适宜条件;;特别提醒 工业生产中化学反应条件优化的一般原则工业生产中既要考虑反应速率快，又要考虑原料利用率高，所以在选择生产条件时，应从这两方面分析，同时也要考虑实际条件的限制。当两者出现矛盾时，两者都要兼顾，特别要适应催化剂的活性，如合成氨及合成三氧化硫的温度的选择。压强则在条件允许范围内选择；;同时还可增大廉价原料的用量，及时分离出产物，既可以增大反应速率，又可提高平衡转化率。;即时应用;(2)若降低温度，会使上述化学平衡向生成氨的方向移动，则正反应是__________反应，生成1 mol NH3的热效应数值为46.1 kJ，则该反应的热化学方程式为__________________________。 (3)合成氨时，选择500 ℃高温的目的是__________________________ __________________________。;(4)若反应容器的体积不变，原反应温度不变,而将平衡体系中的混合气体的浓度增大1倍,则上述平衡向________移动；若在平衡体系中加入氦气，则上述平衡__________移动。;解析：若保持反应容器的体积和反应温度不变，将平衡体系中的混合气体的浓度增大1倍，其效果相当于增大体系的压强，根据压强对化学平衡的影响，可判断上述平衡应该向正反应方向移动。若在平衡体系中加入氦气，氦气不参与反应，由于反应容器的体积和反应温度都不变，氦气的加入只是增大了容器内总的压强并未改变反应体系的压强，因此氦气的