工业合成氨中小学PPT教学课件

A、增大压强
B、降低温度
C、增大水蒸气浓度 D、增大CO浓度
练一练：
3、在合成氨反应中，入口气体体 积比 N2:H2:NH3 为6:18:1，出口 气体体积比为9:27:8，则H2的转
化率为__2_5__%___。
N2+3H2
2NH3
起始 6 18
1
变化 X 3X
2X
6-X : 1+2X=9:8 X=1.5
制氢气:
炽热碳
水蒸气 CO+H2
H2O(气) CO2+H2 分离出CO2 H2
C(S)+H2O(g) CO(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)
我国合成氨工业的发展情况：
解放前我国只有两家规模不大的合成氨厂； 1949年全国氮肥产量仅0.6万吨； 1982年达到1021.9万吨，成为世界上产量最高 的国家之一。
89.9 95.4 98.8
3000C
2.2 52.0 64.2 71.0 84.2 92.6
4000C
0.4 25.1 38.2 47.0 65.2 79.8
5000C
0.1 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5
6000C
0.05 4.5 9.1 13.8 23.1 31.4
讨论：能否用过量氮气提高氢气转
驼鹿 黑熊
雪兔 雷鸟
松鼠 榛鸡
4、面积：
是地球上最大的森林带，约覆盖整个地球 表面的11％。
（二）、温带落叶阔叶林
1、气候特点： 温和
2、主要植物： 槭、山毛榉、栎、椴和柳等，林下灌林和
阔叶草本植物。
槭
山毛榉
栎
椴
3、主要动物：
田鼠、金花鼠、林猫、红狐、山雀、旋 木雀和啄木鸟。
田鼠
金花鼠
林猫
红狐
• 例1 、能使合成氨反应进行程度增大的
方法是（ ）
D
• A、升高温度
B 、降低压强
• C、使用催化剂 D 、及时分离出氨 气
• 例2、一定温度下，向一个容积为2升的事先加入 催化剂的真空密闭容器中通入1molN2和3molH2， 3min后测得容器的压强是起始压强的0.9倍，在此 时间内，用H2的量的变化来表示该反应的平均速 率是（ ）
(1体积) (3体积)
(2体积)
① 可逆反应 ②熵减小的反应 ③正反应气体体积缩小 ④正反应是放热反应
不同条件下平衡混合气中氨的含量(体积分数) (原料其中N2和H2的体积比是1:3 )
氨
含
量
压 强
温度
2000C
1× 105 Pa 15.3
1× 107 Pa 81.5
2× 107 Pa 86.4
3× 6× 1× 107 107 108 Pa Pa Pa
A.2体积SO2和足量O2反应,必定生成2体积SO3
B.其他条件不变,增大压强,平衡向右移动
C.平衡时, SO2消耗速率必定等于O2的生成速率 的两倍
D.平衡时, SO2浓度必定等于O2浓度的两倍.
9.在一定条件下,合成氨反应达到平衡后,混合 气体中NH3的体积占25%,若反应前后条件保持 不变,则反应后缩小的气体体积与原反应物体 积的之比是( A )
沙漠动物（狐、更格芦鼠、沙漠兔、袋 鼠、沙漠蝗等），少数鸟类、蜥蜴。
沙漠狐
更格芦鼠
沙漠袋鼠
沙漠蝗
蜥蜴
4、特点： 约占地球陆地表面的26％；
植株间隔和根系分布能最大限度地减 少竞争和充分利用水分。
四、苔原（冻原或冻土带）
1、气候特点： 气候严寒
2、主要植物： 羊胡子草、苔草、矮石楠、矮柳、苔藓和地衣等。
• 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
[阅读资料]
19世纪以前，一些有远见的化学家指出：考 虑到将来的粮食问题，为了使子孙后代免于饥饿， 我们必须寄希望于科学家能实现大气固氮。因此 将空气中丰富的氮固定下来并转化为可被利用的 形式，在20世纪初成为一项受到众多科学家注目 和关切的重大课题。德国化学家哈伯就是从事合 成氨的工艺条件试验和理论研究的化学家之一, 他终于在1913年实现了合成氨的工业生产，满足 了20世纪人口由30亿增至60亿对粮食的需求，因 此人们赞扬哈伯是“用空气制造面包的圣人”。
H2转化率=
1.5×3 18
×100%=25%
4、在合成氨时，可以提高H2转化率的措施是（ C ）
(A)延长反应时间
(B)充入过量H2
(C)充入过量N2
(D)升高温度
5、关于氨的合成工业的下列说法正确的是
（B ）
(A)从合成塔出来的气体，其中氨一般占15%，所 以生产氨的工业的效率都很低
(B)由于NH3易液化，N2、H2可循环使用，则总的说 来氨的产率很高
(C)合成氨工业的反应温度控制在500 ℃左右，目 的是使平衡向正反应方向进行
(D)合成氨工业采用20 MPa ---- 50MPa ，是因该条 件下催化剂的活性最好
6、在一定条件下，将N2和H2的混和气体通入固定容积的
密闭容器中进行合成氨反应：N2+3H2
2NH3 (正
反应为放热反应)
下列图像表示正确的是：
（A C ）
(A)
(B)
(C)
(D)
7.下列反应达到平衡时，哪种条件下生成物
的含量最高：X2(g)+2Y2 (g) （正反应为放热反应）( D )
X2Y4 (g)
A.高温 高压
B.低温 低压
C.高温 低压
D.高压 低温
8.对于反应: 2SO2(g)+O2 (g) 下列判断正确的是( BC )
2SO3 (g)
化学反应条件的优化— 工业合成氨
教学目标 ：
• 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
• 了解应用化学反应原理分析化工生产条件 的思路和方法，体验实际生产的选择与理 论分析的差异;
• 通过对合成氨适宜条件的分析，认识化学 反应速率和化学平衡的调控在工业生产中 的重要作用。
教学重点、难点：
NH3% 化率？工业合成氨是否采用此方法？
0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
1:1 1:2
1:3 1:4 使氨生成多 （速率分析） (平衡分析）
压强
高压
高压
温度
高温
低温
催化 剂
使用
不影响
选择适宜生产条件的原则：
(1)既要注意外界条件对二者影响一 致性,又要注意对二者影响的矛盾性。 (2)既要注意温度、催化剂对速率影 响的一致性,又要注意催化剂的活性 对温度的限制。 (3)既要注意理论上的需要,又要注意 实际可能性。
• A、0C.2 mol.L-1.min-1
B 、 0.6 mol.L-1.min-1
• C、0.1 mol.L-1.min-1
D、 0.3 mol.L-1.min-1
二、合成氨工业简述：
1、主要流程：
原料气制取 净化 压缩
（造气）
（净化）
2、原料气制取：
制氮气:
合成 分离
（合成氨）
液氨
压缩 液态空气 蒸发 N2(先逸出) 物理方法 空气 碳 CO2(+N2) 分离出CO2 N2 化学方法
化学反应 的方向
化学反应 的限度
合成氨反 应能否自 发进行
怎样能促 使化学平 衡向合成 氨方向移 动
化学反应 的速率
怎样能 提高合 成氨反 应速率
化学工艺学
适
宜
的
工
合
艺
成
流
氨
程
条
件
高压对设备材质、 加工制造的要求、温度 的催化剂活性的影响等
合成氨反应的特点：
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ⊿H ＝-92.4kJ/mol
利用氮、氢为原料合成氨的工业化生产曾是一 个较难的课题，从第一次实验室研制到工业化投 产，约经历了150年的时间。
化学反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)看起来十分的简单， 为什么合成氨的工业化生产会经历如此漫长的过 程？合成氨工厂为什么需要那么庞大而复杂的生 产设备和特殊的生产条件？
要实现合成氨的工业化生产，必须从化 学热力学和化学动力学两个方面选择合 成氨的反应条件
练一练：
1．在合成氨工业中，为增加NH3的日产量，下列变 化过程不能使平衡向右移动的是（ BC） （A）不断将NH3分离出来 （B）使用催化剂 （C）采用700K左右的高温 （D）采用2×107～5×107Pa的压强
练一练：
2、合成氨所需的H2可由煤和水蒸气反应 而制得，其中一步的反应为：
CO(g)+H2O（g） CO2(g)+H2(g)（正反应放 热），下列措施中，能提高CO转化率的 是（BC ）
羊胡子草
苔草
苔藓和地衣
3、主要动物：
旅鼠、雪兔、驯鹿、北极狐、狼和白熊， 雪鹀、贼鸥和各种水鸟。
旅鼠 白熊
驯鹿 雪鹀
北极狐 贼鸥
4、地理位置： 位于环北冰洋地带（北方针叶林以北）。
长臂猿
黑猩猩
大猩猩
4、特点：
热带雨林中的生物种类约占地球已知 种类的一半，是地球上最丰富的生物基因 库。
二、草原
1、气候特点： 年降雨量在250～800mm之间
2、主要植物： 几乎完全由禾本科植物和阔叶草本植
物(主要是豆科和菊科)组成。
3、主要动物：
野驴、黄羊、黄鼠和鼠兔等。以及是非洲 草原的鸵鸟、美洲鸵和澳洲草原的鸸鹋等失去 飞翔能力的鸟类。
A
1B
5
1
4C
1
1
3D
2
第四节 群落的主要类型
地球各地因气候、地形和其他环境条件 的不同而分布着不同类型的生物群落。
主要的陆地生物群落是森林、草原、荒 漠和苔原。
一、森林
（一）、北方针叶林
1、气候特点： 寒冷
2、主要植物： 主要由常绿针叶树种组成，如红松、云杉和冷杉。
红松
云杉
冷杉
3、主要动物： 驼鹿、雪兔、松鼠、黑熊、雷鸟和榛鸡等
野驴
黄羊
黄鼠
鼠兔
鸵鸟
美洲鸵
鸸鹋
4、特点：
草原约占地球陆地表面的12％。
草长得高大，但生长期很短，从春季 到秋季便会完成一个生命世代。
三、荒漠（沙漠）
1、气候特点： 每年降雨量不足150mm，水分蒸发
量是降水量的7～50倍。
2、主要植物： 蒿属植物、藜属灌林、肉质旱生植物
和各种仙人掌。
3、主要动物：
山雀
旋木雀
啄木鸟
4、特点： 植物发育良好，种类也很丰富。
（三）、热带雨林
1、气候特点： 温度和湿度很高
2、主要植物： 常绿植物。在lOkm2的热带雨林中就含
有l500种开花植物和750种树木。
3、主要动物：
猴类、长臂猿、黑猩猩和大猩猩、鹦鹉 科鸟类等。
鹦鹉科鸟类和猿猴，是热带雨林的特有动物。
适宜条件:
温度: 700K (速率较快,转化率适中催化剂活性最大) 压强: 2×107～5×107 Pa（200～500atm）
(有利于氨的合成,对动力、材料强度、 设备制造要求适中) 催化剂：铁触媒(以铁为主体的多成分催化剂) 使反应物在较低温度下较快的进行反应。 浓度：将生成的氨及时从混合气中分离出来， 且向循环气中不断补充 N2、H2（1:2.8)。