2-4化学反应条件的优化工业合成氨.doc

编写人 魏光芹 审核人 高二化学组 编写 14、10、15 使用 课题 2-4 化学反应条件的优化 ——工业合成氨 1课时 课型 新授课 学习 目标 通过对合成氨适宜条件的分析１.了解如何应用化学反应速率和化学平衡原理分析合成氨的适宜条件； ２.了解应用化学反应原理分析化工生产条件的思路和方法，体验实际生产条件的选择与理论分析的差异； ３.认识化学反应速率和化学平衡的控制在工业生产中的重要作用。 1、工业合成氨的特点：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) 已知298K时: △H= -92.2KJ·mol—1 ， △S = -198.2J·K—1·mol—1 特点：: △H 0，△S 0，且气体体积 （填“增大”或“减小”） 常温下(298K)为___ __（“可以” “不可以”）自发的反应 2.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 气体压强 温度 浓度 催化剂 3.假如你是合成氨工厂的厂长，根据所学知识，讨论如何加快合成氨反应的速率？若要提高合成氨的产量，还应该考虑什么？ 另外还要考虑生产中的消耗能源、原料来源、设备条件、环境保护等因素。 1.工业合成氨,既要使H2的转化率增大,又要使反应速率加快,可采取的措施是(　　)。 ①减压　②加压　③升高温度　④降温　⑤及时从平衡混合气体中分离出NH3　⑥补充N2　⑦加催化剂　⑧减小N2或H2的量 A.③④⑤⑦ B.②⑤⑥ C.②⑥ D.②③⑥⑦ 合成氨所需的氢气由煤和水发生反应制得,其中一步反应为CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH0。要使CO转化率提高,可以采取的措施是(　　)。 A.减少H2O(g)的浓度 B.增大CO的浓度 C.降低温度 D.增大压强 合成氨反应的限度： 【交流·研讨1】3、从图像中分析要使平衡混合物中氨的含量最高，N2、H2的体积比是多少？ 【知识小结】有利于化学平衡向生成氨的方向移动的条件： 二、合成氨反应的速率： 【交流·研讨2】【知识小结】提高合成氨反应的速率的条件： 三、合成氨的适宜条件： 【问题探究】依据以上讨论，完成下表： 外界条件 使NH3生产得快 使NH3生产得多 速率分析 平衡分析 压强 温度 催化剂 反应物的浓度 生成物氨的浓度 【问题质疑】 研讨的内容 研讨的问题 研讨的结果 1、既然增大压强既可提高反应速率，又可提高氨的产量，那么在合成氨工业中压强是否越大越好？ 压强怎么定？ 2、既然降低温度有利于平衡向生成氨的方向移动，那么生产中是否温度越低越好 温度怎么选择？ 3 、催化剂对化学平衡的移动没有影响， 在合成氨工业中要不要使用催化剂，为什么？ 要不要用催化剂？ 【归纳整理】合成氨的适宜条件： 1、压强的选择 根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强，大致分为 、 、 三种类型。 2、温度的选择 实际生产中温度一般选择在 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 ，它在700K时活性最高。 4、浓度的选择 从化学平衡的角度分析，在氮气和氢气的物质的量比为 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 时，更能促进氨的合成。 【提示】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。 【小结·反思】工业上利用某可逆反应生产产品： 【迁移应用】已知2SO2(g)+O2(g) 2SO3 (g) △H＜0其实验数据见表Pa 不同压强SO2的转化率（%） 1.0×105 5.0×105 1.0×106 5.0×106 1.01×107 450℃ 97.5% 98.9% 99.2% 99.6% 99.7% 500℃ 85.5% 92.9% 94.9% 97.7% 98.3% （1）从理论上分析，为了使二氧化硫尽可能转化为三氧化硫，可控制的条件是 ? （2）实际生产中，选定400℃～500℃作为操作温度其原因是 。 （3）实际生产中，采用的压强为，其原因是