化学反应条件的优化+合成氨的优化++课件-2024学年高二上学期化学鲁科版(2019)选择性必修1

温度/℃
0.1MPa
平衡时SO2的转化率/%
0.5MPa
1MPa 5MPa
450
97.5
98.9
99.2
99.6
550
85.6
92.9
94.9
97.7
10MPa 99.7 98.3
1. 从理论上分析，为使二氧化硫尽可能多的转化为三氧化硫，应选择的 条件是 450℃ 10MPa
2. 在实际生产中，选定的温度为400-500℃，压强选择常压原因是
平衡分析
使NH3生产得快
速率分析
催化剂
无影响
使用
温度
低温
高温
压强
增大
增大
反应物的浓度
增大
增大
生成物的浓度
减小
减小
一起走进合成氨工厂
1. 催化剂怎么选择？
条件 Ea /kJ·mol-1 k(催)/k(无)
无催化剂
335
使用Fe催化剂 167
3.4×1012(700K)
使用铁触媒催化剂，在700K左 右活性最大
哈伯 博施 埃特尔
发明用氮气和氢气合成氨 开发合成氨采用的高压方法 发现哈伯法合成氨的机理
中国突破
中国科学院大连化学物理研究所的研究团队研制了 多种新型催化剂，并将合成氨的温度、压强分别降 到了350℃、1MPa
完成学案课后题
合成氨工业现状和发展前景的调查报告（可 小组合作分工）
谢 谢！
1.增压反应正 向进行
2.增压可以增 大反应速率
3.压强大，对设备要 求高，所需动力大
根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选 择压强，大致分为低、中、高压三种类型 （ 1×107 ~ 1×108Pa）
4.N2 、H2的比例怎么选择？
N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）
氮气和氢气的物质的量之比为1：3 时，平衡转化率最大
温故而知新
影响反应限度的因素
影响反应速率的因素
①温度②浓度③压强
①温度②浓度③压强④催化剂
如何使氨气产生的又多、又快、而且原料利用率还高呢？
化学反应原理
第四节 化学反应条件的优化 -----合成氨的适宜条件
⇌ N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）△H = -92.2kJ·mol-1
外界条件
使NH3生产得多
实验表明，在氮气与氢气 物质的量之比为1:2.8时更 能加快合成氨反应的进行
① 原料的价格
低，中，
1：2.8的投料 比, 氨及时分
② 未转化的氮 气和氢气的
高（ 1×107 离出去
循环使用
铁
700K左右
~ 1×108Pa）
触
媒
③ 反应热的综 合利用等
催化剂
温度
压强浓度在硫酸工源自中，通过下列反应使SO2，氧化为SO3 2SO2（g）+O2 （g） ⇌ 2SO3 （g） △H=-196.6kJ/mol
德国化学家 哈伯 “将空气转化为面包“
2. 温度怎么选择？
⇌ N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）△H = -92.2KJ·mol-1
1. 低温反应正 向进行
2. 高温提高反 应速率
3. 考虑催化剂的 最适温度
一般使用铁触媒做催化剂，控制反应温度 在700K左右
3.压强怎么选择？
⇌ N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）