工业合成氨PPT课件1 鲁科版优质课件
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化学反应的速率工业合成氨 PPT 鲁科版
2．化学反应快慢比较 同一化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同，但比较反应的快慢不能只看数值的 大小，而要进行一定的转化。 ①换算成同一物质表示，再比较数值的大小。
②比较化学反应速率与化学计量数的比值，即比较v(aA)与v(bB)，若v(aA)>v(bB)，则 A 表示的反 应比 B 表示的反应快
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
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_ 。
2.4化学反应条件的优化—工业合成氨 -2021-2022学年高一化学鲁科版(2019)选择性必修一
2.实验研究表明，在特定条件下，合成氨反应的速率与参与反应 的物质浓度的关系式为： v=kc(N2)c1.5(H2)c-1(NH3) 根据该关系式分析：式中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调高反应速率？
思考：1.可以通过控制哪些反应条件来提高合成氨的反应速率？
(1)温度： 升高温度 (2)压强： 增大压强 (3)浓度： 增大反应物浓度 (4)催化剂：使用催化剂
第4节 化学反应条件的优化 ——工业合成氨
联想·质疑
自1784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，但直到1913年 才实现了合成氨的工业化生产。经过研究人员的 努力，几十年后建造了日产氨1000吨的大型装置。
化学反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) 看起来十分 简单，为什么合成氨的工业化生产会经历如此漫 长的发展过程?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?
三、合成氨生产的适宜条件
合成氨条件的选择
提高反应限度
高压 低温 V(N2):V(H2)=1:3
高压
提高反应速率 高温 催化剂 V(N2):V(H2)=1:2.8
思考：那么实际生产中合成氨的适宜条件如何选择呢？ 问题1：压强怎么选？ 问题2：温度怎么选？ 问题3：要不要用催化剂？ 问题4：浓度怎么定？ N2 和H2的比例怎么定？
小结：
思考：1.可以通过控制哪些反应条件来提高合成氨的反应速率？
(1)温度： 升高温度 (2)压强： 增大压强 (3)浓度： 增大反应物浓度 (4)催化剂：使用催化剂
第4节 化学反应条件的优化 ——工业合成氨
联想·质疑
自1784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，但直到1913年 才实现了合成氨的工业化生产。经过研究人员的 努力，几十年后建造了日产氨1000吨的大型装置。
化学反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) 看起来十分 简单，为什么合成氨的工业化生产会经历如此漫 长的发展过程?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?
三、合成氨生产的适宜条件
合成氨条件的选择
提高反应限度
高压 低温 V(N2):V(H2)=1:3
高压
提高反应速率 高温 催化剂 V(N2):V(H2)=1:2.8
思考：那么实际生产中合成氨的适宜条件如何选择呢？ 问题1：压强怎么选？ 问题2：温度怎么选？ 问题3：要不要用催化剂？ 问题4：浓度怎么定？ N2 和H2的比例怎么定？
小结：
2016届高考化学一轮复习 第七章 第3讲 化学反应的速率 工业合成氨课件 鲁科版
2.(2015年福建理综)在不同浓度(c)、温度(T)条件下,蔗糖水解的瞬时 速率(v)如下表。下列判断不正确的是( D )
c/mol·L-1
v/mmol·L-1·min-1
0.600
0.500
0.400
0.300
T/K
318.2
3.60
328.2
9.00
b
2.16
A.a=6.00
B.同时改变反应温度和蔗糖的浓度,v 可能不变
氨的物质的量增加了0.6 mol,在此时间段内,用氢气表示的平均反应速率
是 0.45 mol/(L·s),则t是B ( )
A.0.44 s B.1 s
C.1.33 s
D.2 s
2.(2014·白山期末)在一定条件下,对于 A2(g)+3B2(g) 下列所表示的化学反应速率中最大的是( A )
2AB3(g)反应来说,
C.b<318.2
D.不同温度时,蔗糖浓度减少一半所需的时间相同
3.00 7.50 1.80
2.40 a
1.44
1.80 4.50 1.08
3.(2013年福建理综)NaHSO3溶液在不同温度下均可被过量KIO3氧化,当 NaHSO3完全消耗即有I2析出,依据I2析出所需时间可以求得 NaHSO3 的反应 速率。将浓度均为 0.020 mol/L 的NaHSO3溶液(含少量淀粉)10.0 mL、 KIO3(过量)酸性溶液 40.0 mL 混合,记录 10～55 ℃间溶液变蓝时间, 55 ℃时未观察到溶液变蓝,实验结果如图。据图分析,下列判断不正确的是 (B)
鲁科版高中化学选修-化学反应原理：化学反应条件的优化——工业合成氨_课件1(2)
催化 剂
加合适的催 化剂
无影响
加合适的催化剂
温度 高温
ΔH<0 ΔH>0
低温 高温
兼顾速率和平衡,考虑催化剂的适宜温 度 在设备条件允许的前提下,尽量采取高 温并选取适宜的催化剂
压强
高压(有气 体参加)
Δγ(g)<0
Δγ(g)>0
高压 低压
在设备条件允许的前提下,尽量采取高 压
兼顾速率和平衡,选取适宜的压强
答案:
生产要求 外界条件
压强 温度 催化剂
使氨生产较快 (速率分析)
高压 高温 使用
使氨生产较多 (平衡分析)
高压 低温 不影响
问题导学 即时检测 一 二
自主预习 合作探究
思考与交流 根据合成氨反应的特点,合成氨的适宜条件为700 K、铁触媒、2×107~5×107 Pa,我们为什么选择这样的生产条件? 答案:合成氨的速率和产量都要求压强越大越好,考虑到对于设备、动力系统、 经济性的要求,压强以选择2×107~5×107 Pa为宜;合成氨的速率要求温度越高越 好,合成氨的产量要求温度越低越好,考虑到铁触媒催化剂的最佳催化温度,以选择 700 K为宜;选择铁触媒催化剂虽不能提高合成氨的产量,但却能加快合成氨的反 应速率,缩短达平衡的时间。
问题导学 即时检测 一 二
自主预习 合作探究
迁移与应用 例题合成氨工业对化学工业和国防工业具有重要意义。工业合成氨生产示意 图如图所示。
鲁教版九年级上册化学 第2章-第4节《化学反应条件的优化——工业合成氨》ppt课件(共38张ppt)
故B发生移动。在恒温、恒压时，加入He，使整个体
系做等压膨胀，体积变大，He虽然不参与化学反应，
但由于体积的膨胀，而使平衡混合物中的N2、H2、 栏
目
NH3的浓度都相应减小，结果，反应物浓度减小的程
链 接
度比生成物浓度减小的程度大，此时正反应速率小于
逆反应速率，平衡左移，故C发生移动。在恒温、恒
容时，向体系中加入He，使整个体系压强增大，但由
(在生产中，通入过量空气的目的中
________________________________________________。
(5)尾气中有SO2必须回收是为了 _______________________________。
解析：(1)观察反应的特点可以得出要想使平衡正向移
动，可以采取的措施为低温、高压。(2)由于400～500
298K×( － 198.2×10 － 3)kJ·K － 1·mol － 1 ＝ －
33.1kJ·mol－1<0
故该反应在298K时能自发进行。
2．合成氨的条件。
该反应是正反应体积减小、放热、熵减的可逆反应，
栏
由化学平衡移动原理及影响平衡移动的条件知，合 目
链
成氨的理想条件是：低温、高压。实验表明：在一 接
B．降低温度，增大压强，加入催化剂
C．升高温度，增大压强，增加氮气
2019版高考化学一轮复习 第7章 化学反应的方向、限度与速率 第23讲 化学反应速率 合成氨工业课件 鲁科版
考点一|化学反应速率
1．表示方法 通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来 表示。 2．数学表达式及单位 v＝ΔΔct，单位为 mol·L－1·s－1 或 mol·L－1·min－1。
3．化学反应速率与化学计量数的关系 对于已知反应：mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)，其化学反应速 率可用不同的反应物或生成物来表示，当单位相同时，化学反 应速率的数值之比等于方程式中各物质的化学计量数之比，即 v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。
[练后归纳] 定量法比较化学反应速率的大小 1．归一法 按照化学计量数关系换算成同一物质、同一单位表示，再比较 数值大小。 2．比值法 比 较 化 学 反 应 速 率 与 化 学 计 量 数 的 比 值 。 如 aA(g) ＋ bB(g) cC(g)，即比较vaA与vbB，若vaA>vbB，则用 A 表 示的反应速率比用 B 表示的大。
(4)有时也可以用单位时间内生成某物质质量的变化量来表示 化学反应速率。( ) (5)在相同的时间间隔内反应速率快的反应生成的生成物的物 质的量也多。( ) (6)根据反应速率的大小可以判断化学反应进行的快慢。( )
答案：(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√
2.如图表示 800 ℃时，A、B、C 三种气
解析：设 4 min 时，生成 6x mol H2O(g)
工业合成氨课件
弗里茨·哈伯：
给人类带来丰收和 喜悦的天使，用空 气制造面包的圣人。
合成氨反应: N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
假如你是一个合成氨工厂的老板，对工业生 产你会考虑哪些问题？
反应的可能性要强 原料的利用率要高 单位时间内产率高
化学反应的方向性Biblioteka Baidu
增大化学反应限度 加快化学反应速率
另外还要考虑生产中的能源消耗、原料 来源、设备条件、环境保护等因素。
【一、反应的自发性】
合成氨反应是一个可逆反应: N2(g)+3H2(g)
已知298K时: △H= -92.2KJ·mol-1 △S = -198.2J·K-1·mol-1
请根据正反应的焓变和熵变分析298K下 合成氨反应能否自发进行？
△H-T△S = -33.14 kJ·mol-1<0 自发 298K下合成氨反应的平衡常数 K为４.１×１０６（mol·L-1)-2
为了提高合成氨的生产能力，还可 以在哪些方面做进一步改进？
①寻找更耐压的金属材料
②仿生固氮酶课题的突破
③寻找抗毒能力强的新型催化剂
【总结】
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
2022版高考化学鲁科版复习课件-化学平衡常数-工业合成氨
考点二 化学平衡常数和转化率的有关计算 (全国卷 5 年 14 考 命题指数★ ★ ★ ★ ★ )
1．化学平衡相关计算：
化学平衡的计算需要应用三段式：
起始量
N2(g)＋3H2(g)
1
3
2NH3(g) 0
转化量 a
b
c
平衡量 1－a 3－b c
①反应物的平衡量＝起始量－转化量 ②生成物的平衡量＝起始量＋转化量 ③各物质转化浓度之比等于化学计量数之比。转化浓度是联系化学方程式、起始 浓度、平衡浓度、转化率、化学反应速率的桥梁，因此抓住转化浓度是解题的关 键。
1
c( NH3 )
3
，则 K′＝ a ，
c2 (N2) c 2 (H2)
K″＝1a 。
2．已知 Fe(s)＋CO2(g)
FeO(s)＋CO(g) ΔH＝a kJ·mol－1，平衡常数为 K；
测得在不同温度下，K 值如下：
温度/℃ 500 700 900
K
1.00 1.47 2.40
(1)若 500 ℃时进行上述反应，CO2 起始浓度为 2 mol·L－1，CO 的平衡浓度为 ________。 (2)方程式中的 a________0(填“大于”“小于”或“等于”)。
上面一条是 c(HCl)∶c(O2)＝1∶1 的变化曲线。将 400 ℃时的数据代入可得：K＝
（0.42）2×（0.42）2 （1－0.84）4×（1－0.21）c0
新鲁科版选择性必修1第2章 第4节 化学反应条件的优化—工业合成氨课件(48张)
分
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作
突
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破
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必
双
备
基
知
达
识
标
·
自
随
主
堂
预 习
关键 能 力 核心 突 破
检 测
关 键
课
能
时
力
分
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业
破
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·
18
·
必
工业生产中选择适宜生产条件的原则
双
备
基
知 识
(素养养成——科学态度与社会责任)
达 标
·
自
随
主
堂
预 习
1．实验研究表明，在特定条件下，合成氨反应的速率与参与反
心
作
突
业
破
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·
20
必
2．已知：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH(298 K)＝－92.2
双
备
基
知 识
kJ·mol－1，K＝6.6×105(mol·L－1)－2，思考：
达 标
·
自 主
(1)从平衡常数来看，反应的限度已经很大了，为什么还需要使用
随 堂
预
检
习 催化剂？
氨的工业合成(共53张PPT)
课 时 作 业
LK ·化学 选修 化学与技术
教 学 目 标 分 析 课 堂 互 动 探 究
教 学 方 案 设 计
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜 单
课 时 作 业
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教 学 方 案 设 计
当 堂 双 基 达 标
教 学 目 标 分 析 课 堂 互 动 探 究
教 学 方 案 设 计
为了提高合成氨生产的综合经济效益，还有三点是不可 忽视的：①使原料气中n(N2)∶n(H2)≈1∶3；②将从反应混 合物中分离出来的氮气和氢气重新压缩后送入合成塔再次利 用；③及时将NH3从平衡混合物中分离出来。
当 堂 双 基 达 标
●教学流程设计
课 堂 互 动 探 究
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2020版高中化学鲁科版选修4课件22.4 化学反应条件的优化——工业合成氨
合成氨工业简述：
1.主要流程：
原料气制取→净化 →压缩 →合成→分离→液氨 （造气） （净化） （合成氨）
2.原料气制取：
蒸发
制氮气: 常用压缩液态空气
N2(先逸出)
制氢气:
炽热碳
水蒸气
CO+H2H2O(气C) O2+H2分离 H2 出CO2
合成氨的压缩机
催化剂中毒 催化剂的催化能力一般称为催化活性。催化剂因接触少 量的杂质而使活性明显下降甚至被破坏，称为催化剂的 中毒。催化剂中毒后，往往会完全失去活性，严重影响 生产的正常进行。例如，对于合成氨反应中的铁催化剂， O2、CO、CO2和水蒸气等都能使催化剂中毒。工业上为 了防止催化剂中毒，要把反应物原料加以净化，以除去 毒物，这样就要增加设备，提高成本。因此，研制具有 较强抗毒能力的新型催化剂，是一个重要的课题。
请根据正反应的焓变和熵变分析298 K下合成氨反应能否
自发进行？
ΔH-TΔS =-92.2 kJ·mol-1+298 K×198.2×10-3 kJ·k-1·mol-1
因为ΔH-TΔS<0， 298 K下合成氨反应能自发进行。
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH ＝－92.4 kJ/mol
7.（双选）对于反应: 2SO2(g)+O2(g) 判断正确的是(BC)
《化学反应条件的优化——工业合成氨》示范公开课教学PPT课件【化学鲁科版(新课标)】
课堂检测
2.对于可逆反应N2(g)＋3H2(g) ⇌ 2NH3(g)(正反应为放热反应)，下列说法正确的是 A.达到平衡后，加入N2，当重新达到平衡时，NH3的浓度比原平衡的大，N2的浓度 比原平衡的小 B.达到平衡后，升高温度，既加快了正、逆反应速率，又提高了NH3的产率
√C.达到平衡后，缩小容器体积，即有利于加快正、逆反应速率，又有利于提高氢气
课堂检测
4.合成氨反应达到平衡时，NH3的体积分数与温度、压强的关系如图所示。根据此图 分析合成氨工业最有前途的研究方向是 A.提高分离技术 B.研制耐高压的合成塔
√C.研制低温催化剂
D.探索不用N2和H2合成氨的新途径
解析 由图可知：φ(NH3)随着温度的升高而显著下降，故要提高φ(NH3)必须降低温 度，但目前所用催化剂——铁触媒活性最好时的温度在700 K左右，故最有前途的研 究方向是研制低温催化剂。
解析 加压、升温、使用催化剂可提高反应速率，由速率方程可知，增大氮气、氢
气的浓度可提高合成氨的速率。
二、合成氨生产的适宜条件
1.合成氨的适宜条件分析 工业生产中，必须从反应速率 和反应限度两个角度选择合成氨的适宜条件，即要考 虑尽量增大反应物的转化率 ，充分利用原料，又要选择较快的反应速率，提高单位 时间内的产量 ，同时还要考虑设备的要求和技术条件。
的转化率 D.加入催化剂可以缩短达到平衡的时间，是因为正反应速率增大，逆反应速率减小
2019-2020学年新鲁科版必修1：3.3.2氨的转化与生成课件(69张)
(3)在图 3 锥形瓶中加入酒精，把锥形瓶放入水槽中，水
C．加氢氧化钠溶液，加热，将蘸有浓盐酸的玻璃棒放在试
管口
D．加氢氧化钠溶液，加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试
管口 解析：NH3 可使湿润的酚酞试纸变红，遇浓盐酸生成白烟，使
湿润的红色石蕊试纸变蓝；加热铵盐不一定有氨气逸出。
答案：A
4．将盛有 NH4HCO3 的试管加热，使放出的气体依次通过盛
有足量 Na2O2 的干燥管，足量浓 H2SO4 的洗气瓶，最后得
催化剂 (3)4NH3＋5O2 ==△=== 4NO＋6H2O 2NO＋O2===2NO2
[自学新教材] 阅读教材，回答下列问题： 1．食品级 NH4HCO3 常用作膨松剂。如图是食品级 NH4HCO3
包装袋的一部分。
(1)用化学方程式解释 NH4HCO3 可用作膨松剂的原因： __________________________________________________。 (2)包装袋上防潮、怕热的储存注意事项，由此说明 NH4HCO3 具有什么性质特点？
A．NH4HCO3
B．NH4Cl
C．(Biblioteka BaiduH4)2CO3
D．NH4NO3
解析：能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体为 NH3，能使澄清石
灰水变浑浊的气体为 CO2，故原铵盐为 NH4HCO3 或(NH4)2CO3；
高中化学鲁科版选择性必修1课件第2章第4节化学反应条件的优化——工业合成氨
答案B 解析合成氨工业中从合成塔出来的混合气体中NH3的含量较小,但由于分 离出NH3后,N2和H2可循环使用,所以总体来说氨的产率是较高的,则A项错 误,B项正确;合成氨工业的反应温度控制在700 K左右而不选择常温,是为 了加快反应速率,且催化剂在700 K时催化活性最高,C项错误;合成氨的反 应为气态物质系数减小的反应,增大压强主要是为了使平衡向正反应方向 移动,与催化剂活性无关,D项错误。
700 K 左右 低压、中压、高压 铁作为催化剂 氮气、氢气循环操
作(提高利用率)
变式训练1哈伯因发明了由氮气和氢气合成氨气的方法而获得1918年诺贝
尔化学奖。现向一密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2,在一定条件下使该 反应发生。下列有关说法正确的是( )
A.达到化学平衡时,N2将完全转化为NH3 B.达到化学平衡时,N2、H2和NH3的物质的量浓度一定相等 C.达到化学平衡时,N2、H2和NH3的物质的量浓度不再变化 D.达到化学平衡时,正反应和逆反应的速率都为零
2021
第2章 第4节 化学反应条件的优化——工业合成氨
内
01 课前篇 素养初探
容
索
02 课堂篇 素养提升
引
1.能从反应限度和反应速率角度讨论化学反应和化工生产条
素 件的选择和优化,运用温度、浓度、压强、催化剂对化学反 养 应速率和平衡的影响规律解释实际问题,随之形成科学态度 目 与社会责任的学科核心素养。 标 2.使学生形成多角度综合调控化学反应的思路,发展学生绿
工业合成氨
空气炼金术——合成氨
N2 +3H2
2NH3
百年前的哈伯合成氨实验装置
[阅读资料]
19世纪时，一些有远见的科学家就指出：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，成为一项受到众多科学家注 目和关切的重大课题。
当时最吸引人的设想有两种。比较两个反应，从工 业化生产的角度考虑，你认为哪一个更适合实现人工固 氮的工业化生产？
N2 + O2 N2 +3H2
=放=电== Biblioteka BaiduNO
kf kf kr kr
2NH3
K(298K)=3.84×10－31 K(298K)=4.1×106
要实现工业化生产应该满足那些条件？
原料价廉易得 生产效率高 能耗低 对环境友好
升高温度
哈伯进行的试验表明，合成氨的温度必须在1000 ℃以上， 才能达到工业生产所要求的反应速率。你认为这可行吗？
温度 25℃ 350℃ 400℃ 450℃ 600℃ 700℃
K 4×106 1.847 0.507 0.152 0.009 2.6×10－3
如何解决反应速率与转化率的 矛盾？降低反应活化能，提高反应速率还有其他 途径吗？
低温高效的催化剂
德国化学工程专家博施，在哈伯成就的基础 上继续前进，找到了比锇更好的催化剂——铁 触媒，使得合成氨反应在700K左右便获得了较 高的反应速率。1913年，博施所在的巴登公司 在全世界第一个实现了合成氨的工业化生产。
2020版化学鲁科版选修4课件：第2章 第4节 化学反应条件的优化——工业合成氨 Word版含解析(32张ppt)
2.工业合成氨的适宜条件
外部条件
工业合成氨的适宜条件
压强 温度 催化剂
浓度
根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强(1×107～ 1×108Pa)
适宜温度， 700 K 左右 使用 铁触媒 做催化剂 N2和H2的物质的量之比为 1∶2.8 的投料比，氨及时从混合气中 分离出去
3.问题讨论 (1)压强：目前我国合成氨厂一般采用的压强在1×107～1×108 Pa，不采用更高 压强的理由是：压强越大，对设备的要求越高 、压缩H2和N2所需要的动力越大， 因此选择压强时应符合实际科学技术。 (2)温度：升高温度能提高化学反应速率，但工业合成氨温度不能太高的理由是 ① 合成氨反应为放热反应，升高温度，转化率降低 。 ② 700 K催化剂活性最大，升高温度，催化剂活性减弱 。
123456
(2)吸收CO后的醋酸铜氨溶液经过处理后可再生，恢复其吸收CO的能力以供 循环使用，醋酸铜氨液再生的生产适宜条件是_高__温__、__低__压___。 解析 放出CO的反应正好和吸收CO的反应相反，应采用高温、低压作为生产 条件。
123456
6.(2018·深圳中学高二月考)合成氨生产技术的创立开辟了人工固氮的途径，对 化学工业技术也产生了重大影响。合成氨工业中原料气N2可以从空气中分离 得到，H2可用甲烷或焦炭与水蒸气反应制得。 (1)在一定容积的密闭容器中充入N2和H2两种气体，发生上述反应。在某温度下达 到平衡时，各物质的浓度分别是：c(H2)＝9.00 mol·L－1，c(N2)＝3.00 mol·L－1， c(NH3)＝4.00 mol·L－1，此温度下该反应的平衡常数K＝_7_.3_2_×__1_0_－_3_m__o_l·_L_－_1_。 解析 K＝9.0043.×0032 .00 mol·L－1≈7.32×10－3 mol·L－1。
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H2转化率=
1.5×3 18
×100%=25%
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 )
A1
B1
C1
D1
5
4
3
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
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
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
压缩 液态空气 蒸发 N2(先逸出) 物理方法
空气
碳
制氢气:
CO2(+N2) 分离出CO2 N2
天然气或 石油产品
化学方法
水蒸气炽热碳CO+H2 H2O(气)CO2+H2 分离出CO2 H2
CC(OS()g+)H+H2O2O(g()g)高催温化C剂OC(Og)2+(gH)+2(Hg)2(g)
CH4 + H2O = CO + 3H2
高压
低温 无影响 增大浓度 减小浓度
使NH3生产快 速率分析
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？
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？
_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
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 _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
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？
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
2、请你尝试为合成氨选择适宜条件
合 成
催化剂__铁__________ 温度__7_0_0__K_左__右___
氨 适 宜
根据设备动力选择压强
_1_×__1_0_7_~__1_×___1_0_8_Pa
条 件
及N2时、分H2离投_料_氨_比_气__1__:__2__.8__
如何制得原料气？
制氮气:
（D）采用2×107～5×107Pa的压强
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
为 9:27:8，则H2的转化率为__2_5_%____
N2+3H2 起始 6 18
变化 X 3X
平wk.baidu.com 6-X 18-3X
2NH3 1 2X 1+2X
(6-X) : (1+2X)=9:8 X=1.5
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__。_。
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
D. C3H8+O2
CO2+H2O
H2O 电解 H2+O2
15 、水的心是平静的，水的心是轻灵的，你看，水，一平如镜，云月其中，怡然自乐。水，怀着平静而轻灵的心，缓和的一淌而去，遇一些阻隔且轻轻的绕过，何必那么多计较，心平而轻流自 畅;如一路顺直，那更好了，我也可以尽情的奔流，一望千里，波涛澎湃，我也会挥洒我的潇洒，我的纵情。 2 、因为我不能，所以一定要;因为一定要，所以一定能。 16 、后悔是一种耗费精神的情绪。后悔是比损失更大的损失，比错误更大的错误。所以不要后悔。 19 、每个人都有潜在的能量，只是很容易：被习惯所掩盖，被时间所迷离，被惰性所消磨。 11 、只有今天的埋头，才有明天的出头。 7 、面对人生的磨难，请用你的毅力创造生命的奇迹吧! 4 、我从不间断读新科技、新知识的书籍，不至因为不了解新讯息而和时代潮流脱节。 7 、勤奋的态度和主动积极的精神，再加上有眼力，应该成为一种良好生活的习惯，这种良好的生活习惯可以使我们为自己创造出更多成功的机会。 17 、美丽的空想比不上踏实地做事，只要开始行动，就算再晚也不迟。 7 、只要厄运打不垮信念，希望之光就会驱散绝望之云。 14 、如果上帝要毁灭一个人必先令其疯狂。可我疯狂了这么久为何上帝还不把我毁掉。 1 、你可以没有梦想，但不能不知道现在要做什么，你可以长相平凡丢到人群里就被淹没，但不能随波逐流成为没有个性的复制品，你可以被压力逼迫得痛哭一百次，但哭完记得笑一千次给它看 ，你可以习惯为别人付出，但至少别忘了为自己而活，你可以学会假装，但最后不要变成你当初讨厌的那种人。
联想·质疑 （ P65）
化学热 力学
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
化学工艺学
适
宜
的
工
合
艺
成
流
氨
程
条
件
化学动 力学
化学反应 的速率
怎样能 提高合 成氨反 应速率
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
要考虑：经济效益与社会效益