工业合成氨PPT课件1 鲁科版

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化学反应的速率工业合成氨 PPT 鲁科版

化学反应的速率工业合成氨 PPT 鲁科版

【解析】 催化剂能同等程度地改变正逆反应的速 率,A项错误;压强对化学反应速率的影响是通过 浓度改变来体现的,增大反应体系的压强,浓度不 一定增大,如恒容下充入惰性气体,速率并没有增 大,B项错误;降低温度反应速率减小,延长反应 达到平衡的时间,C项错误;化学反应速率通常用 单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增 加量来表示,D项正确。
在容积不变的密闭容器中存在如下反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) Δ H<0,某研究小组研究了其他条件不变时,改
变某一条件对上述反应的影响,下列分析正确的是( )
A.图Ⅰ研究的是t0时刻增大O2的物质的量浓度对反应速 率的影响 B.图Ⅱ研究的是t0时刻通入氦气增大体系压强对反应速 率的影响 C.图Ⅲ研究的是催化剂对化学平衡的影响,且甲的催化 效率比乙高 D.图Ⅲ研究的是温度对化学平衡的影响,且乙的温度较 高
3.同一反应中用不同物质表示的化学反应速率之间的关系 对于反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g),在同一时间段内化学反 应速率v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)= _a_∶__b_∶__c_∶__d_ 。
二、影响化学反应速率的因素 1.有效碰撞、活化分子和活化能 (1)活化分子:能够发生__化__学__反__应___的分子。 (2)活化能:如图:
正确的是( )
A.催化剂 V2O5 不改变该反应的逆反应速率
B.增大反应体系的压强,反应速率一定增大
C.该反应是放热反应,降低温度将缩短反应达到平衡的时间
D.在 t1、t2 时刻,SO3(g)的浓度分别是 c1、c2,则时间间隔 t1~t2 内,SO3(g)生成的平
均速率为 v=ct22--tc11
【拓展训练】 2.反应3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)在 一可变容积的密闭容器中进行,下列条件的改变对其反应速

优课系列高中化学鲁科版选修4 2.4化学反应条件的优化——工业合成氨 课件(16张)

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1、氨的合成反应,生产中采用的适 宜条件是( D )。
A、低温、高压、适当的催化剂
B、高温、常压 C、尽可能高温、高压
D、适当的温度、适当的高压、适宜 催化剂
2.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
教学重点、难点:
• 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
• 反应条件对化学平衡的影响 • 外因对化学反应速率的影响
分析:合成氨的反应特点
N2+3H2
2NH3 △H<0
反 _可_逆___反应
应 特
正反应为_放__热__反应
点 正反应为气体体积_减__小__的反应
一、合成氨反应的限度
B.低温 低压
C.高温 低压
D.高压 低温
3.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1×107~1×108Pa的压强
_1__×__1_0_7_~__1_×__1__0_8Pa
N2、H2投料比_1_:_2_._8_ 及时分离_____氨__气_
[归纳]工业上利用某可逆反应生产产品:
1、一般要使用催化剂:这样可以大大加快化学反应速率, 提高生产效率,也提高了经济效益;
2、选择合适的温度:该温度是催化剂活性最大 的温度;
二、合成氨反应的速率
交流·研讨 (P66)
1、升高温度、增大压强 增大反应物浓度、使用催化剂
2、增大N2 、H2浓度,将氨及时 从混合气中分离出去

鲁科版高二化学选择性必修1 化学反应条件的优化 - 工业合成氨-课件

鲁科版高二化学选择性必修1 化学反应条件的优化 - 工业合成氨-课件
化学反应条件的优化 - 工业合成氨
高二年级 化学
自1784年氨被发现以来,但直到1913年才实现了 合成氨的工业化生产。
化学反应 N2(g) +3H2(g) 2NH3(g)看起来十分 简单,但合成氨的工业化生产经历如此漫长的发展过 程,并且需要庞大而复杂的生产设备,这其实和它的 生产条件有关。
合成氨
N2 +
3H2
高温 高压
2NH3
催化剂
从必修第一册,我们了解到合成氨的条件是高 温、高压、催化剂。
思考
化工生产中,选择适宜的反应条件需要从哪些角度考 虑?具体需要考虑哪些因素?
思考
化工生产中,选择适宜的反应条件需要从哪些角度考 虑?具体需要考虑哪些因素?
角度
思考
化工生产中,选择适宜的反应条件需要从哪些角度考 虑?具体需要考虑哪些因素?
如何从温度、浓度、压强提高合成氨的平衡转化率? 因素 温度
浓度
压强
N2(g) +3H2(g) 2NH3(g) △H = - 92.2kJ·mol-1
如何从温度、浓度、压强提高合成氨的平衡转化率?
因素 反应特点
相应措施
温度
浓度
压强
N2(g) +3H2(g) 2NH3(g) △H = - 92.2kJ·mol-1
CH4 + H2O CO + H2O
高温 催化剂
高温 催化剂
CO + 3H2 CO2 + H2
净化 消除造气过程中夹带的杂质,防止催化剂中毒。 合成氨 该部分包括终端产品氨的分离,氮气、氢气的
循环使用,利用反应产生的热预热合成气等。
合成氨生产过程中,要使用多种催化剂、十几个反应塔或 吸收塔、上百个热交换器和循环泵以及上千米的管道,这些构 成了合成氨厂错落有致的设备布局。

高二化学课件鲁科版选修四2.4 化学反应条件的优化—工业合成氨 公开课教学课件共28张PPT (共28张PPT)

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选择合适的温度:该温度是催化剂活 性最大的温度;
选择合适的压强:既要考虑化学反应 速率和化学平衡,还要考虑动力、材料、 设备等。
◆学以致用◆
◆当堂练习◆
1.有如下平衡体系:
CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) (正反应为放热反应),为了增加甲醇的 日产量,应采取的正确措施是( C ) A.高温、高压 B.低温、低压 C.适宜的温度、高压、催化剂
D.高温、高压、催化剂
◆当堂练习◆ 2.下列事实中不能用化学平衡移动原理来 解释的是( BD ) A.工业制硫酸的过程中通入足量的空气, 可以提高SO2的产率 B.加入催化剂有利于合成氨反应 C.高压有利于合成氨反应
D.500℃左右比室温更有利于合成氨反应
◆当堂练习◆
3、下列说法正确的是(
B

A、在高温下,延长反应时间或者增加氮气的浓度均可 以提高合成氨中H2的转化率 B、在密闭容器中,当CaCO3 CaO + CO2处于平衡 状态时,再加入Na2O2固体,CaCO3的量会减少。 C、有固体参加的可逆反应达平衡后,若改变压强,不 会影响平衡的移动
0.1
10
20
30
89.9 71.0
47.0
60
100
200 300
400
15.3 81.5 86.4 2.2 52.0 64.2
0.4 25.1 38.2 0.1 10.6 19.1 0.05 4.5 9.1
95.4 98.8 84.2 92.6
65.2 79.8 42.2 57.5 23.1 31.4
◆当堂练习◆
5.
B
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。

鲁科版化学反应条件的优化——工业合成氨名师课件1

鲁科版化学反应条件的优化——工业合成氨名师课件1

率越大
质系数减小的方向移动
催化剂 正催化剂加快反应 催化剂对平衡无影响 速率
浓度 反应物浓度越大,反 增大反应物浓度,平
应速率越大
衡正向移动
3、分析工业生产主要考虑哪些问题? 反应进行的快慢,及反应物的转化率 另外还有能源消耗、原料来源、设备条件、环境保 护等因素
教学目标: 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、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控制在工业生产 中的重要作用。
3、在温度压强一定的条件下,2 NH3 3H2+N2,达 到平衡时,NH3的转化率为50%,此时平衡混合气的密 度与NH3未分解时的密度之比为( )
A.1:1 B.2:3 C.3:2 D.2:1

1.我公司将积极配合监理工程师及现 场监理 工程师 代表履 行他们 的职责 和权力 。

2.我公司在开工前,将根据合同中明 确规定 的永久 性工程 图纸, 施工进 度计划 ,施工 组织设 计等文 件及时 提交给 监理工 程师批 准。以 使监理 工程师 对该项 设计的 适用性 和完备 性进行 审查并 满意所 必需的 图纸、 规范、 计算书 及其他 资料; 也使招 标人能 操作、 维修、 拆除、 组装及 调整所 设计的 永久性 工程。
条件
Ea(KJ/mol) k(催)/k(无)
无催化剂 使用Fe催化剂
335 3.4×1012(700k)
167
【交流·研讨】
研讨的内容
研讨的问题
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?

探索工业合成氨反应条件ppt 鲁科版

探索工业合成氨反应条件ppt 鲁科版
探索工业合成氨反应条件
丰台实验学校 杨巨峰
1909年,德国化学哈伯开创了合 成氨的历史因此获得了1918年的 诺贝尔化学量
2007年诺贝尔化学奖颁发 给德国化学家格哈德埃特 尔,原因之一就是他对合 成氨的机理研究。
[问题1] 请同学们写出合成氨的化学反应方程 式,并分析这个反应有什么特点?
铁触媒催化剂对合成氨反应速率的 影响
铁触媒的最佳活性温度为500℃
条件
无催化剂
Ea/KJ.mol-1
335
使用铁催化剂
167
2007年N0BEL 化学奖 格哈德埃特尔(德)对合成 氨机理的研究,表明的合成 氨的反应历程
阅读参考资料4,并通过理论分析回答 下列问题:
1、有些合成氨工业生产中将制备好的原料气 N2和H2按投料比1:2.8的比例进入合成塔, 采用此投料比的原因是什么? 2、我国“十一五”规划中明确提出工业生产 要节能减排,合成氨工业中很多环节也体 现节能减排的理念,剩余的原料气体如何 处理?合成氨工业中能量能否循环利用呢?
哪些基本要求吗 ?
提 高 合 成 氨 的 生 产 效 益 要使氨生成得更快(即提高 单位时间里氨的产量) ——化学反应速率问题 要使氨含量更高(即提高平衡 混合物里氨的含量) ——化学平衡问题 兼顾原料、设备、成本等问题
小组合作探索合成氨反应的条件:
1.理论分析:综合对化学反应速率和化学平衡移动 两方面考虑,合成氨应选用的适宜条件是什 么?
二 合成氨工业简述:
流程:
原料气的制取 净化 压缩
合成 N 2、 H 2
分离
液氨
动画模拟合成氨
合成氨的实地照片
哈伯的合成氨法是非常成功的, 但是科学的发展是没有止境的,请大 家来设想合成氨的发展前景?那些方 面可以改进?

鲁科版工业合成氨ppt课件

鲁科版工业合成氨ppt课件

• 答案 ②>①>③>④ • 解 ① 加 可氨析中知,增H2②平加的是衡H转2在向化,①逆率故反中由H2应增大的方加到转向N小化2移的,率动顺故减,序H小2H为,的2②的即转>转①化①化>率>率③增③变。大>小而,④,④即。有是②③在>>③①④基。。础③由上是此增在
• 工业生产中选择适宜生产条件的思路
• 答案 (1)低温、高压 (2)该温度是催化剂的活性最强的温度,选择 此温度可提高反应速率,缩短反应达到平衡所需要的时间 (3)因为 在常压下,400~500 ℃时,SO2的转化率已经很高了,若再加压, 对设备及动力系统要求高,加大了成本和能量消耗,不经济 (4)增 大氧气的浓度,使平衡向生成SO3的方向移动,提高SO2的转化率 (5)减少对环境的污染
时,平衡混合物中NH3的含量最高。
降低
增大
1∶2.8
• 二、合成氨反应的速率
• 1成.氨增反大应的速率N2。或H2的浓度,减小NH3的浓度,都有利于提高合
• 2.
温度有利于提高合成氨的速率。
• 3.加入合适的催化剂能
反升应高的速率。
合成氨反应的活化能,加快化学
降低
• 三、合成氨的适宜条件
• 1.合成氨反应条件的选择原则
• (4)压强越大越有利于合成氨平衡正向移动和提高反应速率,而实际 采用的最高压强为8.5×107~1×108Pa,不采用更高的压强,其原 因是: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。采用更高的压强,对设备和材料的要求越高,需要的 动力越大,会增加投资和能量消耗,不经济。
• [关键提醒] 对化工生产中的化学反应条件进行优化选择时,要运 用反应速率与化学平衡移动原理,同时考虑生产中的设备材料、动 力要求、催化剂等因素。

反应条件的优化-工业合成氨 PPT 鲁科版

反应条件的优化-工业合成氨 PPT 鲁科版
• 1.根据合成氨反应的特点,应分别采取什么措施提高反 应的平衡转化率和反应速率?请将你的建议填入下表。
提高反应的平衡转化率 反应特点 放热 分子数减少 反应可逆 措施 低温 加压 提高化学反应速率 反应特点 活化能高 低温速率低 措施 使用催化剂 加温
增加H2/N2的浓度 及时分离NH3
低温加压 原料气浓度增加能提高 反应速率 氨气浓度增加能降低反 应速率
2SO3 (g) △H
1.01×107 Pa 99.7% 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,采用的压强为常压,其原因是: . (4)在生产中,通入过量空气的目是 。 (5)尾气中有SO2必须回收是为了 。
交流研讨
• 2.请尝试为合成氨选择适宜条件。 • 3.在确定合成氨的适宜条件的过程中 遇到了哪些问题?是怎样解决的?
温度、压强的选择采取了折中的方法,各方面考虑最佳条件。
• 4.为了提高合成氨生产能力,还可以 在哪些反面做进一步的改进?
采用了循环流程的工艺,不断地分离氨气,提高生产效率。
研讨的结果
第4 节
化学反应条件的优化 —工业合成氨
【问题】分析工业生产主要要考虑哪些 题?
• 经济效益和社会效益 :
单位时间内产率高
原料的利用率高
增大化学反应限度
增大化学反应速率
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。
复 习
温度
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
外部条件 压强 温度 催化剂 工业合成氨的适宜条件 高压 200~500大气压 适宜温度 700K左右 使用铁触媒作催化剂 液化氨并及时分离、使氮氢 原料气循环利用.

2.4 化学反应条件的优化—工业合成氨

2.4 化学反应条件的优化—工业合成氨

T—思考考虑:催温化度剂是的否活越化高温越度好,?必须保持高活性;
P—考虑设备的耐压能力;
考虑催化剂的活性
C—考虑反压应强物是的否最越佳大的越投好料?比例,一般为系数比,及时移出产物;
催化剂—①催化剂中毒,及使用寿命
②催化剂的活化温度范围考,虑催设化备活的性耐最压高能的力点。
还需要考虑哪些问题?
【研讨结果】
浓度 压强 温度 催化剂
使生产氨气快 (速率分析) 增加反应物浓度
高压 高温 使用
使生成氨气多 (平衡分析) 增加反应物浓度
高压 低温
无影响
n(N2)︰n(H2)= 1︰在2.特8 定条件下,合成氨反应的速率与反应的物质的浓
NH3%
度的关系为: ν =kC(N2)C1.5(H2)C-1(NH3)
请你根据关系式分析:各物质的浓度对反应速率有哪
外部条件 压强
工业合成氨的适宜条件 1×107~1×108 Pa
温度 催化剂
浓度
适宜温度(700K左右) 催化剂活性大
使用铁触媒作催化剂 N2和H2的物质的量比为1︰2.8的投料比, 氨及时 从混合气中分离出去
知识拓展:工业合成氨的生产流程
Thank you for watching !
-33.14 kJ·mol-1<0 因为ΔH-TΔS <0 ,298 K下合成氨反应能自发进行。 合成氨反应298K时的平衡常数K=4.1×106(mol·L-1)-2
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH =-92.2 kJ·mol-1
根据外界条件对反应速率和反应限度的影响, 请为工业合成氨选择合适的条件:
0.6
些影响?可以采取哪些措施来提高反应速率?

高中化学鲁科版选修4课件1:2.4 化学反应条件的优化——工业合成氨

高中化学鲁科版选修4课件1:2.4 化学反应条件的优化——工业合成氨

小结
压强 温度
使氨生产快 (速率)
高压
高温
使氨生产多 实际生产中 (平衡) 适宜条件
原因
高压 低温
1×107Pa— 1×108Pa
有利于氨的合成,对动 力、材料强度、设备 制造要求适中
700K
速率较快,转化率适中 催化剂活性最大
催化剂
加快
无影响
铁触媒
使反应速率加快
浓度
增大浓度
增大N2 、 H2
浓度,减小
增大浓度 减小浓度
讨论:
1、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? 2、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?
3、在合成氨工业中要使用催化剂,既然催化剂对 化学平衡的移动没有影响,为什么还要使用呢?
分析:
1.温度。合成氨为放热反应,低温有利于氨的生 成。但是温度越低,反应速率就慢,到达平衡所 需要的时间越长,因而单位时间内产量低,这在 工业生产中是很不经济的。综合考虑各种因素, 在实际生产上,采用700K的温度。原因:速率较 快,转化率适中催化剂活性最大。
_低__温、_高__压、N2、H2浓度比为_1_:__3_有利于 化学平衡正向移动。
(二)合成氨反应的速率
1、请根据合成氨反应的特点,结合影响反应速 率的因素,思考什么条件下能使氨生成的快?
升高温度 增大压强 增大反应物浓度 使用催化剂
2、实验表明,在特定条件下,合成氨反应的速 率与反应的物质的浓度的关系为:
第4节 化学反应条件的优化——工业合成氨
研究目标:
1、研究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、研究应用化学原理选择化工生产条件 的思想和方法。 过程方法目标

优课系列高中化学鲁科版选修4 2.4化学反应条件的优化——工业合成氨 课件(共13张)

优课系列高中化学鲁科版选修4 2.4化学反应条件的优化——工业合成氨 课件(共13张)
6、“教学的艺术不在于传授本领,而在于激励、唤醒、鼓舞”。2021年11月2021/11/162021/11/162021/11/1611/16/2021
•7、不能把小孩子的精神世界变成单纯学习知识。如果我们力求使儿童的全部精神力量都专注到功课上去,他的生活就会变得不堪忍 受。他不仅应该是一个学生,而且首先应该是一个有多方面兴趣、要求和愿望的人。2021/11/162021/11/16November 16, 2021
H2转化率=
1.5×3 18
×100%=25%
5、 工业上用以合成氨的原料之一——氢
气,有一种来源是取行,你
C 认为最合理的是(

A. C3H8 高高温温脱氢3C+4H2
B. C3H8
C3H6+H2
C. C3H8+3H2O 催化剂 3CO+7H2
D. C3H8+5O2
课堂练习
1、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
2、氨的合成反应,生产中采用的适 宜条件是( D )。
A、低温、高压、适当的催化剂
B、高温、常压 C、尽可能高温、高压
D、适当的温度、适当的高压、适宜 催化剂
3.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

优课系列高中化学鲁科版选修4 2.4化学反应条件的优化——工业合成氨 课件(32张)

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【交流·研讨3】
化学反应速率角度
1、你认为可以通过控制那些反应条件来提 高合成氨反应的速率?
2、实验研究表明,在特定条件下,合成氨反应 的速率与反应的物质的浓度的关系为:
ν =κC(N2)C1.5(H2)C-1(NH3)
请同学们根据关系式分析:各物质的浓度对反应 速率有哪些影响?可以采取哪些措施来提高反应 速率?
普通高中课程标准实验教科书 化学(选修 化学反应原理)
第二章 第4节
化学反应条件的优化-工业合成氨
合成氨工厂一角
N2(g)784年发现氨以后, 人们一直在研究如何利用化 学方法由氮气和氢气合成氨。 德国化学家哈伯带领科研团 队也从1902年开始研究氨的 直接合成。但直到1913年才 实现了氨的工业生产。
•8、教育技巧的全部诀窍就在于抓住儿童的这种上进心,这种道德上的自勉。要是儿童自己不求上进,不知自勉,任何教育者就都不 能在他的身上培养出好的品质。可是只有在集体和教师首先看到儿童优点的那些地方,儿童才会产生上进心。 2021/11/162021/11/162021/11/162021/11/16
【交流·研讨2】
综合以上因素:实际生产中温度一般选择在 700K左右(主要考虑催化剂的活性)。
3、用不用催化剂?
分析: 经济效益和社会效益要求化学反应速度要快,
原料的利用率要高,单位时间的产量要高。 实际生产中选用铁为主体的多成分催化剂
(铁触媒),它在700K时活性最高。
4、浓度怎么定? N2 和H2的比例怎么定?
制氢气:
H2O(气)
天然气 CO+H2
H2O(气)
分离出CO2
CO2+H2
H2
CH4(g)+H2O(g) CO(g)+H2O(g)

工业合成氨PPT课件1 鲁科版

工业合成氨PPT课件1 鲁科版

例已知2SO2(g)+O2(g)
其实验数据见表
2SO3 (g) △H<0
(1) 应选用的温度是_4_5_0_℃__。
(2)应采用的压强是_常__压___,理由是因__为__常__压__下_S__O2 _的__转_化__率__已__经__很_高__,__若__采__用_较__大__压__强__,_S__O_2_的_转__化__率__ 提高__很__少__,_但__需__要__的__动_力__更__大__,__对_设__备__的__要__求_更__高__。_。
_低__ 温、高___压有利于化学平衡正向移动, N2、H2浓度比为_1_:__3_有利于原料充分反应, 从而提高氨的产率。
讨论:能否用过量氮气提高氢气转
NH3% 化率?工业合成氨是否采用此方法?
实验表明:适当提高氮气比例为1:2.8,有利于合成氨 0.6 0.5 0.4
0.3
0.2
0.1
1:1 1:2 1:3 1:4 1:5 1:6
N2:H2
二、合成氨反应的速率
交流·研讨 (P66)
1、升高温度、增大压强 增大反应物浓度、使用催化剂
2、增大N2 、H2浓度,将氨及时 从混合气中分离出去
3、使用催化剂可以使合成氨 的速率提高上万亿倍
三、合成氨的适宜条件
1、请填写下表
外界条件
压强 温度 催化剂 反应物的浓度 生成氨的浓度
使NH3生产多 平衡分析
了以下反应途径,假设反应都能进行,你
C 认为最合理的是(

A. C3H8 高高温温脱氢C+H2
B. C3H8
C3H6+H2
C. C3H8+H2O 催化剂 CO+H2

鲁科版高中化学选择性必修1第2章第4节化学反应条件的优化—工业合成氨课件

鲁科版高中化学选择性必修1第2章第4节化学反应条件的优化—工业合成氨课件

K1=3.92×10-11 mol·L-1
H2O(g)

反应Ⅲ:CH3OH(g)+ O2(g)
HCHO(g)+H2O(g)

ΔH2=-149.71 kJ·mol
-1
K2=4.35×10
20


mo ·-
反应温度对甲醇氧化反应的影响如图所示:
(2)生产时,要控制
( )
为 0.4 左右,目的是
一座合成氨工厂。
探究
合成氨反应的自发性、反应限度、反应速率
问题1:根据合成氨的热力学数据分析,合成氨的自发性如何?反应限度如何?
提示:298 K时,该反应ΔG<0,所以是自发的,无需借助电或光。反应平衡常
数K>105,理论上几乎能进行到底。
问题2:从该反应的速率常数看,此反应快慢情况如何?如何加快此反应速率?
解析:低温平衡正向移动,高压平衡正向移动,故A正确;低温平衡正向移动
,低压平衡逆向移动,故B错误;高温平衡逆向移动,高压平衡正向移动,故C
错误;高温低压,平衡逆向移动,故D错误。
3.(2021·北京八一中学月考)工业上制备纯硅反应的热化学方程式:SiCl4(g)+2H2(g)
Si(s)+4HCl(g)
H2O(g)
ΔH=-241.8 kJ·mol-1,但表示 H2 的摩尔燃烧焓的热化
学方程式中生成的水应为液态,则氢气的摩尔燃烧焓不是-241.8 kJ·mol-1,B 项
错误;由题给信息可知,600 K 以后甲醇的转化率接近 100%,但甲醛的产率下降的
原因可能是温度升高导致甲醛发生热分解反应,C 项正确。
3.合成氨动力学数据
在特定条件下,合成氨速率方程 v=
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5、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 )
A
1 5
B
1 4
C
1 3
D
1 2
6、 工业上用以合成氨的原料之一——氢 气,有一种来源是取自石油气。有人设计 了以下反应途径,假设反应都能进行,你 认为最合理的是( C ) 高温 A. C3H8 C+H2 高温脱氢 B. C3H8 C3H6+H2 催化剂 C. C3H8+H2O CO+H2 D. C3H8+O2 CO2+H2O H2O 电解 H2+O2
1:1
1:2
1:3
1:4
1:5
1:6
N2:H2
二、合成氨反应的速率
交流· 研讨 (P66)
1、升高温度、增大压强 增大反应物浓度、使用催化剂
2、增大N2 、H2浓度,将氨及时 从混合气中分离出去 3、使用催化剂可以使合成氨 的速率提高上万亿倍
三、合成氨的适宜条件
1、请填写下表
外界条件 压强
使NH3生产多
工业合成氨
联想· 质疑 ( P65)
化学反应 的方向 化学热 力学 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 怎样能 提高合 成氨反 应速率
化学工艺学
化学反应 的限度
适 宜 的 合 成 氨 条 件
工 艺 流 程
化学动 力学
化学反应 的速率
高压对设备材质、 加工制造的要求、温度 对催化剂活性的影响等
低 高 ___ 温、___压有利于化学平衡正向移动, 1:3 有利于原料充分反应, N2、H2浓度比为___率?工业合成氨是否采用此方法?
讨论:能否用过量氮气提高氢气转
实验表明:适当提高氮气比例为1:2.8,有利于合成氨 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
平衡分析
使NH3生产快
速率分析
温度
催化剂 反应物的浓度 生成氨的浓度
高压 低温 无影响 增大浓度 减小浓度
高压 高温 使用
增大浓度 减小浓度
讨论:
1、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? 2、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?
如何制得原料气? 制氮气:
压缩
液态空气
CO2(+N2)
蒸发
N2(先逸出) 物理方法
N2 化学方法
空气

分离出CO2
制氢气:
水蒸气
炽热碳
天然气或 石油产品
CO+H2
高温
H2O(气)
CO2+H2
分离出CO2
H2
C(S)+H2O(g) CO(g)+H2O(g)
CO(g)+H2(g) 催化剂 CO2(g)+H2(g)
4、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 25% 为 9:27:8,则H2的转化率为________
N2+3H2 2NH3 起始 6 18 1 变化 X 3X 2X 平衡 6-X 18-3X 1+2X (6-X) : (1+2X)=9:8 X=1.5 1.5×3 H2转化率= 18 ×100%=25%
3、在合成氨工业中要使用催化剂,既然催 化剂对化学平衡的移动没有影响,为什么 还要使用呢?
2、请你尝试为合成氨选择适宜条件
合 成 氨 适 宜 条 件
铁 催化剂____________ 700K左右 温度____________
根据设备动力选择压强 7 8 ________________ 1×10 ~ 1×10 Pa N2、H2投料比______ 1:2.8 氨气 及时分离________
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
15、如果没有人为你遮风挡雨,那就学会自己披荆斩棘,面对一切,用倔强的骄傲,活出无人能及的精彩。 16、成功的秘诀在于永不改变既定的目标。若不给自己设限,则人生中就没有限制你发挥的藩篱。幸福不会遗漏任何人,迟早有一天它会找到你。 17、一个人只要强烈地坚持不懈地追求,他就能达到目的。你在希望中享受到的乐趣,比将来实际享受的乐趣要大得多。 18、无论是对事还是对人,我们只需要做好自己的本分,不与过多人建立亲密的关系,也不要因为关系亲密便掏心掏肺,切莫交浅言深,应适可而止。 19、大家常说一句话,认真你就输了,可是不认真的话,这辈子你就废了,自己的人生都不认真面对的话,那谁要认真对待你。 20、没有收拾残局的能力,就别放纵善变的情绪。 15、所有的辉煌和伟大,一定伴随着挫折和跌倒;所有的风光背后,一定都是一串串揉和着泪水和汗水的脚印。 16、成功的反义词不是失败,而是从未行动。有一天你总会明白,遗憾比失败更让你难以面对。 17、没有一件事情可以一下子把你打垮,也不会有一件事情可以让你一步登天,慢慢走,慢慢看,生命是一个慢慢累积的过程。 18、努力也许不等于成功,可是那段追逐梦想的努力,会让你找到一个更好的自己,一个沉默努力充实安静的自己。 19、你相信梦想,梦想才会相信你。有一种落差是,你配不上自己的野心,也辜负了所受的苦难。 20、生活不会按你想要的方式进行,它会给你一段时间,让你孤独、迷茫又沉默忧郁。但如果靠这段时间跟自己独处,多看一本书,去做可以做的事,放下过去的人,等你度过低潮,那些独处的时光必定能照亮你的路,也是这些不堪陪你成熟。所以,现在没那么糟,看似生活对你的亏欠,其实都是祝愿。 5、心情就像衣服,脏了就拿去洗洗,晒晒,阳光自然就会蔓延开来。阳光那么好,何必自寻烦恼,过好每一个当下,一万个美丽的未来抵不过一个温暖的现在。 6、无论你正遭遇着什么,你都要从落魄中站起来重振旗鼓,要继续保持热忱,要继续保持微笑,就像从未受伤过一样。 7、生命的美丽,永远展现在她的进取之中 ;就像大树的美丽,是展现在它负势向上高耸入云的蓬勃生机中;像雄鹰的美丽,是展现在它搏风击雨如苍天之魂的翱翔中;像江河的美丽,是展现在它波涛汹涌一泻千里的奔流中。 8、有些事,不可避免地发生,阴晴圆缺皆有规律,我们只能坦然地接受;有些事,只要你愿意努力,矢志不渝地付出,就能慢慢改变它的轨迹。 9、与其埋怨世界,不如改变自己。管好自己的心,做好自己的事,比什么都强。人生无完美,曲折亦风景。别把失去看得过重,放弃是另一种拥有 ;不要经常艳羡他人,人做到了,心悟到了,相信属于你的风景就在下一个拐弯处。 10、有些事想开了,你就会明白,在世上,你就是你,你痛痛你自己,你累累你自己,就算有人同情你,那又怎样,最后收拾残局的还是要靠你自己。 11、人生的某些障碍,你是逃不掉的。与其费尽周折绕过去,不如勇敢地攀登,或许这会铸就你人生的高点。 12、有些压力总是得自己扛过去,说出来就成了充满负能量的抱怨。寻求安慰也无济于事,还徒增了别人的烦恼。 13、认识到我们的所见所闻都是假象,认识到此生都是虚幻,我们才能真正认识到佛法的真相。钱多了会压死你,你承受得了吗?带,带不走,放,放不下。时时刻刻发悲心,饶益众生为他人。 14、梦想总是跑在我的前面。努力追寻它们,为了那一瞬间的同步,这就是动人的生命奇迹。 15、懒惰不会让你一下子跌倒,但会在不知不觉中减少你的收获 ;勤奋也不会让你一夜成功,但会在不知不觉中积累你的成果。人生需要挑战,更需要坚持和勤奋!
课堂练习
1、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
2、氨的合成反应,生产中采用的适 宜条件是( D )。 A、低温、高压、适当的催化剂 B、高温、常压
C、尽可能高温、高压
D、适当的温度、适当的高压、适宜 催化剂
3.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
CH4 + H2O = CO + 3H2
例已知2SO2(g)+O2(g)
其实验数据见表
2SO3 (g) △H<0
450℃ 。 (1) 应选用的温度是______ 常压 ,理由是因为常压下 SO2 (2) 应采用的压强是______ ___________ 的转化率已经很高,若采用较大压强,SO2的转化率 __________________________________________ 提高很少,但需要的动力更大,对设备的要求更高。 _______________________________________。
要考虑:经济效益与社会效益
交流· 研讨(P65) 请根据正反应的焓变和熵变分析在 298K下合成氨反应能否自发进行?
分析:合成氨的反应特点 N2+3H2 2NH3 反 应 特 点 可逆 _____反应 放热 正反应为_____反应 减小 正反应为气体体积_____的反应
一、合成氨反应的限度
请同学们根据合成氨反应的特点,利 用影响化学平衡移动的因素,分析什么条 件有利于提高氨的产率?
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