人工固氮技术—合成氨课件
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高中化学 1.2 人工固氮技术 合成氨课件 新人教版选修2
放电 提示• 3NON22＋＋HO2O2======2=H=N2ON3O＋NO2NO＋O2===2NO2 • 工业合成氨的生产设备中可以设计热交换器吗？
【慎思2】
高温、高压 提示 在合成塔内的化学反应 N2＋3H2 催化剂 2NH3 是放热反应，从合成塔中出来的 N2、H2、NH3 混合物还要进行冷却分离出 NH3，所以可以在生产流 程的 NH3 分离处设置热交换器。
• 合成氨生产的要求
合成氨工业要求：①反应要有较大的反应速率；②要最
大限度地提高平衡混合物中NH3的含量。 • 合成氨条件的选择依据
• 运用化学反应速率和化学平衡原理的有关知识，同时考
2． 虑合成氨生产中的动力、材料、设备等因素来选择合成
氨的适宜生产条件。
3．合成氨条件的理论分析
• (1)浓度：因为增大反应物浓度，能提高反应速率和使 平衡正向移动，故生产中常使廉价易得的原料适当过量， 以提高另一原料的利用率。因此生产中常适当增加N2的 比例。
• C．都能缩短达到平衡状态所用的时间，只有压强对化
学
• 平衡状态有影响
• D．催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间，而增
大
• 压强无此作用
解析 对化学反应 N2＋3H2 2NH3，催化剂只能提高 反应速率使反应达到平衡状态所用的时间缩短，不能使 化学平衡发生移动。高压能提高反应速率，使反应达到 平衡状态所用的时间缩短，也能使化学平衡向生成 NH3 的反应方向移动。
• (2)压强：无论从反应速率还是化学平衡考虑，压强越 大越有利于合成氨。但压强太大，动力消耗大，设备的 质量和制造水平要求高，故必须综合考虑。目前我国合 成氨厂一般采用的压强在10～30 MPa之间。
• (3)温度：对于放热反应，升温可提高反应速率，但转 化率降低，若温度太低，反应速率又太慢，综合考虑以 500 ℃左右为宜。而且在此温度下催化剂活性最大。
【慎思2】
高温、高压 提示 在合成塔内的化学反应 N2＋3H2 催化剂 2NH3 是放热反应，从合成塔中出来的 N2、H2、NH3 混合物还要进行冷却分离出 NH3，所以可以在生产流 程的 NH3 分离处设置热交换器。
• 合成氨生产的要求
合成氨工业要求：①反应要有较大的反应速率；②要最
大限度地提高平衡混合物中NH3的含量。 • 合成氨条件的选择依据
• 运用化学反应速率和化学平衡原理的有关知识，同时考
2． 虑合成氨生产中的动力、材料、设备等因素来选择合成
氨的适宜生产条件。
3．合成氨条件的理论分析
• (1)浓度：因为增大反应物浓度，能提高反应速率和使 平衡正向移动，故生产中常使廉价易得的原料适当过量， 以提高另一原料的利用率。因此生产中常适当增加N2的 比例。
• C．都能缩短达到平衡状态所用的时间，只有压强对化
学
• 平衡状态有影响
• D．催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间，而增
大
• 压强无此作用
解析 对化学反应 N2＋3H2 2NH3，催化剂只能提高 反应速率使反应达到平衡状态所用的时间缩短，不能使 化学平衡发生移动。高压能提高反应速率，使反应达到 平衡状态所用的时间缩短，也能使化学平衡向生成 NH3 的反应方向移动。
• (2)压强：无论从反应速率还是化学平衡考虑，压强越 大越有利于合成氨。但压强太大，动力消耗大，设备的 质量和制造水平要求高，故必须综合考虑。目前我国合 成氨厂一般采用的压强在10～30 MPa之间。
• (3)温度：对于放热反应，升温可提高反应速率，但转 化率降低，若温度太低，反应速率又太慢，综合考虑以 500 ℃左右为宜。而且在此温度下催化剂活性最大。
部编人教版高二化学选修2《第1单元走进化学工业课题2人工固氮技术——合成氨》课堂教学精品ppt课件
工具
第一单元 走进化学工业
栏目导引
【解析】 勒夏特列原理运用范围，就是能使已平衡的可 逆反应发生平衡移动的一些因素。选项A中催化剂不能使平衡移 动。选项B中加压可使合成氨反应正向移动。选项C中高温不利 于合成氨，只能加快反应速率，另外，500 ℃左右铁触媒活性最 大。选项D中，循环使用，不涉及平衡移动问题。
工无论从反应速率还是化学平衡考虑，压强越大越 有利于合成氨。但压强太大，动力消耗大，设备的质量和制造 水平要求高，故必须综合考虑。目前我国合成氨厂一般采用的 压强在10～30 MPa之间。
(3)温度：对于放热反应，升温可提高反应速率，但转化率 降低，若温度太低，反应速率又太慢，综合考虑以500 ℃左右为 宜。而且在此温度下催化剂活性最大。
②______________________________________。
工具
第一单元 走进化学工业
栏目导引
【解析】 (1)对合成氨的反应，催化剂只能提高反应速率， 不能使化学平衡发生移动；高压能提高化学反应速率，也能使 化学平衡向生成氨的方向移动。(3)电解水制氢气，电能消耗大， 成本高；煤作原料，能源消耗大，污染大。天然气作为洁净燃 料，便于管道运输，有投资省、能耗低的优点。
【点评】 本题主要考查氨的工业合成和硝酸的工业生产， 主要掌握氨的生产原理和主要流程，以及反应条件的选择。
工具
第一单元 走进化学工业
栏目导引
2.工业上合成氨的原料之一——氢气，有一种来源是石油气， 如丙烷。
(1)有人设计了以下反应途径(反应方程式未配平)，假设反应 都能进行，你认为最合理的是( )
【答案】 B 【点评】 勒夏特列原理只能解释有关平衡移动问题，不 能用于解释化学反应速率问题。有效碰撞理论、勒夏特列原理 各有其应用的对象，应加以区分。
《课题2 人工固氮技术──合成氨》PPT课件(辽宁省县级优课)
小结·反思
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；
（3）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、设备等因素。
作业
▪ 1、教材P20第5题 ▪ 2、整理导学案 ▪ 3、完成课后练习试卷
问题4：结合反应特点，利用化学反应速率的知
识分析什么条件有利于快速合成氨？
问题5：请同学们分析下表：分别从化学反应速率和化学平衡 两个角度分析合成氨的合适条件。
外界条件
使NH3生产得多 平衡分析
使NH3生产得快 速率分析
压强
催化剂 温度 反应物的浓度 生成物的浓度
高压 无影响 低温 增大浓度 减小浓度
一致 是否使用
用 矛盾
一致
高压 使用 高温 增大浓度 减小浓度
①合成氨反应是气态物质系数减小的气体反应，增大压强既可以增
大反应速率，又能使平衡正向移动，所以理论上压强越大越好。
②但是压强越大，对设备的要求高，因此选择压强应符合实际科学
技术。
综合以上两点:根据反应器可使用的钢材质量及 综合指标来选择压强。实际生产中压强一般选择在 10～30MPa之间。
弗里茨·哈伯：
面从 包空 的气 圣中 人制
取
第2节
人工固氮技术---合成氨
N2 ( g ) + 3H2 ( g )
2NH3 ( g )
已知298K时：△H= -92.2KJ·mol-1
△S = -0.2KJ·K-1·mol-1
问题1：请根据正反应的焓变和熵变，判断合成
氨反应能否自发进行？ 问题2：分析合成氨反应的特点？
人工固氮技术——合成氨课件
人工固氮技术
—合成氨
一.合成氨的反应原理：
高温、高压
N2（g）＋ 3H2（g）
2NH3 （g）；
催化剂
△H ＝ －92.4KJ· mol－1
工业适宜的反应条件？
1）浓度：使用过量的氮气。 2）温度：400～500℃； 3）高压:10MPa~30MPa； 4）催化剂(加快反应速率)：铁
哈伯和哈伯法合成氨
在新疆与青海交界处有一山谷， 人称魔鬼谷。每当人畜进入后， 经常电闪雷鸣，狂风暴雨，把 人畜击毙。 然而谷内却是牧草茂盛，四季 常青。
请解释原因。
放电或高温
N2 + O2 ====
2NO
2NO + O2 = 2NO2
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
雷雨发庄稼
将游离态氮转化为化合态氮的方法叫氮的固定
二.合成氨的基本过程
1.制备原料气：C+H2O=CO+H2
2.原料气的净化：
NH3·H2O+H2S=NH4HS+H2S CO+H2O=CO2+H2 K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3 3.氨的合成与分离
合成氨的流程
三.合成氨工业的发展
(1)原料及原料气的净化 (2)催化剂的改进 (3)环境保护
工业合成氨:
(1)原理:
பைடு நூலகம்
(2)条件:
(3)生产过程: (4)三废处理:
《课题2 人工固氮技术──合成氨》PPT课件(云南省市级优课)
催化剂
N2(g)+3H2(g) 高温高压 2NH3(g)
2.合成氨反应是一个可逆、放热、气体分 子总数减少的反应，根据勒夏特列原理分 析工业适宜的条件。
高温 : 400～500℃ 催化剂 : Fe
高压 : 10 ～30MPa
3.试从原料、能源、设备等方面，分析和 推测合成氨反应在实际生产中可能遇到哪 些问题？
循环
高
压
分离器Biblioteka 冷凝器氨合成塔1.为什么要循环操作？
2.根据合成氨的生产过程，请举例说明 合成氨工业还可以进行哪些联合生产？
2.催化剂的改进
3.环境保护
废渣 主要来自造气阶段。
例：以煤为原料的产生的煤渣，以中有为原料 产生的炭黑等，大都用于建材和肥料的原料。
废气 主要是H2S和CO2等有害气体
化 谢谢 学
H2S用直接接触法或循环法回收 CO2不是有害气体，但过多会导致温室 效应，可作为尿素、碳铵等原料。
废液 主要是含氰化物和氨的污水
可以用生化、加压水解、氧化分解、化 学沉淀、反吹回炉等方法处理含氰化物。
可用蒸馏法回收含氨废水。
课堂小结
①工业合成氨的原理 ②工业合成氨的反应条件 ③工业合成氨的生产过程 ④工业合成氨中产生的三废的处理
水富云天化合成氨、尿素装置检修结 束全线恢复生产
三步骤：
•造气 制备合成氨的原料气 •净化 原料气的净化处理 •合成 使原料气进行反应合成氨
①氮气的来源:取自空气 ②氢气的来源:碳与水的作用或碳氢化合 物与水的作用.
C + H2O = CO + H2 CH4+H2O=3H2+CO CH4+2H2O=4H2+CO2
合成氨PPT课件
反应特点 ：
主要副反应
主反应总体上是吸热，体积增大的反应
C4 ＝ H 2 H 2 C 7.9 4 k.m J 1ol 2 C O C2 O C 1.7 4 k2 .m J 1ol C H O 2 ＝ H 2 O C 1.3 3 k 6 1 .m J 1o
16
1.2.1 甲烷蒸汽转化反应的热力学分析
鉴于合成氨工业生产的实现和它的研究对化学 理论发展的推动，1918年，哈伯获得了诺贝 尔化学奖。
哈伯及其实验装置
合成氨发展的三个典型特点： 1. 生产规模大型化。 1000~1500T/日 2. 能量的合理利用。 用过程余热自产蒸汽推动蒸汽机供动力，基本不用电能。 3. 高度自动化。 自动操作、自动控制的典型现代化工厂。
第1章 合 成 氨 Synthesis of Ammonia
授课教师：蔡永伟
1
主要内容
1 1.1 概 述 2 1.2 原料气的制取 3 1.3 原料气的净化 4 1.4 氨的合成
2
1.1 概述 (Preface)
• 空气中含有游离氮(N2：78.03%)，但是只有豆科等能 够直接吸收空气中的游离氮。
1908年7月，德国化学家弗里茨·哈伯在实验 室用N2和H2在600℃、200个大气压，以锇 为催化剂的条件下合成了氨，虽然产率仅有 8%，却也是一项重大突破。并成功地设计了 原料气的循环工艺，这就是合成氨的哈伯法。
1913年，德国当时最大的化工企业——巴登 苯胺和纯碱制造公司，组织了以化工专家波施 为首的工程技术人员将哈伯的设计付诸实施， 进行了多达6500次试验，测试了2500种不 同配方的催化剂后，最后选定了含铅镁促进剂 的铁催化剂，将哈伯的合成氨设想变为现实， 一个日产30吨的合成氨工厂建成并投产。
人工固氮技术—合成氨完整ppt课件
从合成塔出来的混合气体，氨气约 占总体积的__1_5_%__，要把混合气体通过 冷凝器、_分__离__器__，再导入液氨贮灌。 剩余气体再送回合成塔，循环利用(合 成氨转化率较低，要采用循环操作）。
.
15
工业合成氨的工业流程1
.
16
工业合成氨的工业流程2
.
17
三.合成氨工业的发展
• 阅读书本Ｐ１４～Ｐ１５页后总结．
用途：①制造染料 ②制造人造纤维 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ制造油漆 ④制造炸药
2、自然界中的氮循环 土壤中含氮化合物的主要来源：
.
7
三.自主学习： 氮的固定
将游离态氮转化为化合态氮的方法叫氮的固定．
.
8
固氮方法： （1）自然固氮：
①雷雨固氮（闪电时，N2 转化为NO） ②生物固氮（如：豆科作物的根瘤菌将N2转 化为化合态氮）。
.
5
三.自主学习：
人们常说雷雨发庄家，你能用化学原理加以解释吗？
放电或高温
N2 + O2 ==== 2NO 2NO + O2 = 2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
雷雨发庄稼
.
6
1、含氮化合物在生活中的意义和用途：
意义：①氮是植物生长必不可少的元素之一。 ②农作物每年从土壤中吸收大量含氮化合物。
而获得氮气催化;剂另一种方法是将空气中催的化氧剂 气与 碳CH作4+用H2生O 成==二= 3氧H化2+C碳O,再除CH去4+二2H氧2O化=碳==得4氮H2气+C。O2
.
13
（二）原料气净化
想一想:制取原料气的过程中常混有的气体杂质 有哪些？用什么方法除去杂质气体？
.
15
工业合成氨的工业流程1
.
16
工业合成氨的工业流程2
.
17
三.合成氨工业的发展
• 阅读书本Ｐ１４～Ｐ１５页后总结．
用途：①制造染料 ②制造人造纤维 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ制造油漆 ④制造炸药
2、自然界中的氮循环 土壤中含氮化合物的主要来源：
.
7
三.自主学习： 氮的固定
将游离态氮转化为化合态氮的方法叫氮的固定．
.
8
固氮方法： （1）自然固氮：
①雷雨固氮（闪电时，N2 转化为NO） ②生物固氮（如：豆科作物的根瘤菌将N2转 化为化合态氮）。
.
5
三.自主学习：
人们常说雷雨发庄家，你能用化学原理加以解释吗？
放电或高温
N2 + O2 ==== 2NO 2NO + O2 = 2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
雷雨发庄稼
.
6
1、含氮化合物在生活中的意义和用途：
意义：①氮是植物生长必不可少的元素之一。 ②农作物每年从土壤中吸收大量含氮化合物。
而获得氮气催化;剂另一种方法是将空气中催的化氧剂 气与 碳CH作4+用H2生O 成==二= 3氧H化2+C碳O,再除CH去4+二2H氧2O化=碳==得4氮H2气+C。O2
.
13
（二）原料气净化
想一想:制取原料气的过程中常混有的气体杂质 有哪些？用什么方法除去杂质气体？
高中化学(人教版)选修2课件：第1单元-课题2《人工固氮技术 合成氨》(共47张PPT)
课 的固氮螺旋杆菌、一些原核低等植物——固氮蓝藻、自生固 前 自 氮菌体内都含有固氮酶，这些酶有固氮作用。这一类属自然 主 导 固氮的生物固氮。 学 菜
教 学 目 标 分 析 教 学 方 案 设 计 课 前 自 主 导 学
新课标 · 化学 选修2 化学与 课 堂 互 动 探 究 当 自然固氮远远满足不了农业生产的需求，你知道工业上 堂 如何固氮吗？让我们学习本节知识了解人工固氮技术——合 双 基 达 成氨。 标 课 时 作 业
菜
教 学 目 标 分 析 教 学 方 案 设 计 课 前 自 主 导 学
●教学流程设计
新课标 · 化学 选修2 化学与 课 堂 互 动 探 究 当 堂 双 基 达 标 课 时 作 业
菜
教 学 目 标 分 析 教 学 方 案 设 计 课 前 自 主 导 学
新课标 · 化学 选修2 化学与 课 堂 互 动 探 究 当 堂 双 基 达 标 课 时 作 业
菜
教 学 目 标 分 析 教 学 方 案 设 计 课 前 自 主 导 学
新课标 · 化学 选修2 化学与 课 堂 互 氮的存在和固定 动 1.存在 探 地壳中含量只有 0.04%， 大气中氮气占空气体积的78% 。 究 当 2．氮的固定 堂 双 (1)概念：氮的固定是指将 游离态氮 转化为 化合态氮 基 的方法。 达 (2)分类 标 高能固氮如闪电固氮 氮 自然固氮 课 生物固氮如 豆科植物 的根瘤菌固氮 的 时 工业合成氨 固 作 人工固氮 定 业 仿生固氮
菜
教 学 目 标 分 析 教 学 方 案 设 计 课 前 自 主 导 学
新课标 · 化学 选修2 化学与 课 堂 互 动 探 究 1．闪电引发自然固氮的原理是什么？ 当 堂 放电 【提示】 N2＋O2=====2NO 双 基 2NO＋O2===2NO2 达 标 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 课 时 作 业
【优文档】人教版化学必修2第一单元课题2《人工固氮技术—合成氨》教学课件(共张PPT)PPT
人教版化学必修２第一
单元课题２《人工固氮 技术—合成氨》教学课
件
课题2：人工固氮技术—合成氨
1.在新疆与青海交界处有一山谷，人称魔鬼谷。每当 人畜进入后，经常电闪雷鸣，狂风暴雨，把人畜击毙。然 而谷内却是牧草茂盛，四季常青。请解释原因。
放电或高温
N2 + O2 ==== 2NO 2NO + O2 = 2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
❖ 然而谷内却是牧草茂盛，四季常青。Leabharlann （正反应放热），下列措施中，能
练习：
❖ １．合成氨所需的 可由煤和水蒸气反应而制得， 其中一步的反应为：
（正反应放热），下列措施中，能提高CO转化率
的是（ Ｃ ）
❖ A．增大压强
B．降低温度
❖ C．增大水蒸气浓度
D．加催化剂
２．合成氨工业有下列流程：①原料气制备；②氨
氨气的合成一方面使氮肥大量的工业化生 产，提高了粮食的产量。另一方面氨氧化制得硝 酸及TNT炸药。由于以上原因，德国才能将第一 次 世界大战延续了几年。
哈伯首创了使用化学毒剂的化学战，在第一 次世界大战中有130万人受到化学战的伤害，其 中9万人死亡。
作业： P21 4、5
思考: 工业合成氨时N2取自于什么物质?H2又来 源于哪里?
N2主要来源于空__气__ (从空气中分离出N2有哪些方法?) 氢气主要来源于水__和__碳氢化合物
C+H2O===CO+H2
催化剂
CH4+H2O===3H2+CO
催化剂
CH4+2H2O===4H2+CO2
(四)工业合成氨的四个生产过程:
小结：
单元课题２《人工固氮 技术—合成氨》教学课
件
课题2：人工固氮技术—合成氨
1.在新疆与青海交界处有一山谷，人称魔鬼谷。每当 人畜进入后，经常电闪雷鸣，狂风暴雨，把人畜击毙。然 而谷内却是牧草茂盛，四季常青。请解释原因。
放电或高温
N2 + O2 ==== 2NO 2NO + O2 = 2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
❖ 然而谷内却是牧草茂盛，四季常青。Leabharlann （正反应放热），下列措施中，能
练习：
❖ １．合成氨所需的 可由煤和水蒸气反应而制得， 其中一步的反应为：
（正反应放热），下列措施中，能提高CO转化率
的是（ Ｃ ）
❖ A．增大压强
B．降低温度
❖ C．增大水蒸气浓度
D．加催化剂
２．合成氨工业有下列流程：①原料气制备；②氨
氨气的合成一方面使氮肥大量的工业化生 产，提高了粮食的产量。另一方面氨氧化制得硝 酸及TNT炸药。由于以上原因，德国才能将第一 次 世界大战延续了几年。
哈伯首创了使用化学毒剂的化学战，在第一 次世界大战中有130万人受到化学战的伤害，其 中9万人死亡。
作业： P21 4、5
思考: 工业合成氨时N2取自于什么物质?H2又来 源于哪里?
N2主要来源于空__气__ (从空气中分离出N2有哪些方法?) 氢气主要来源于水__和__碳氢化合物
C+H2O===CO+H2
催化剂
CH4+H2O===3H2+CO
催化剂
CH4+2H2O===4H2+CO2
(四)工业合成氨的四个生产过程:
小结：
高中化学选修2课件-1.2 人工固氮技术──合成氨1-人教版
用(合成氨转化率较低，要采用循环操作）。
2.合成氨条件的选择
反应条件
对化学反应 速率的影响
对平衡混合 物中氨的含
量的影响
合成氨条件的选择
增大压强
有利于增 大化学反 应速率
有利于提 高平衡混 合物中氨 的含量
压强增大，有利于氨的合成， 但需要的动力大，对材料、 设备等要求高，因此，工业 上一般采用10～30 MPa的压 强
氮肥简介
（1）铵态氮肥：
NH4Cl（俗称氯铵） NH4HCO（3 俗称碳铵）
(NH4)2SO4 （俗称硫铵又称肥田粉）
NH4NO（3 俗称硝铵）
（2）其它氮肥： 硝态氮肥。如：KNO3 有机态氮肥。如：CO(NH2)2
（NH4）2SO4
NH4NO3
NH4HCO3
NH4Cl
CO（NH2）2
在新疆与青海交界处有一 山谷，人称魔鬼谷。每当 人畜进入后，经常电闪雷 鸣，狂风暴雨，把人畜击 毙。然而谷内却是牧草茂 盛，四季常青。
高温、高压
N2 + 3H2 催化剂 2NH3
哈伯
波施
分别获得1918年和1932年诺贝尔化学奖
哈伯和哈伯法合成氨
我国氨合成工业的发展现状—— 我国合成氨工业经过40多年的发展，产
量已跃居世界第1位，现已掌握了以焦炭、 无烟煤、褐煤、焦炉气、天然气及油田伴 生气和液态烃等气固液多种原料生产合成 氨的技术，形成了我国特有的煤、石油、 天然气原料并存和大、中、小规模并存的 合成氨生产格局。
请解释原因。
放电或高温
N2 + O2 ==== 2NO 2NO + O2 = 2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
2.合成氨条件的选择
反应条件
对化学反应 速率的影响
对平衡混合 物中氨的含
量的影响
合成氨条件的选择
增大压强
有利于增 大化学反 应速率
有利于提 高平衡混 合物中氨 的含量
压强增大，有利于氨的合成， 但需要的动力大，对材料、 设备等要求高，因此，工业 上一般采用10～30 MPa的压 强
氮肥简介
（1）铵态氮肥：
NH4Cl（俗称氯铵） NH4HCO（3 俗称碳铵）
(NH4)2SO4 （俗称硫铵又称肥田粉）
NH4NO（3 俗称硝铵）
（2）其它氮肥： 硝态氮肥。如：KNO3 有机态氮肥。如：CO(NH2)2
（NH4）2SO4
NH4NO3
NH4HCO3
NH4Cl
CO（NH2）2
在新疆与青海交界处有一 山谷，人称魔鬼谷。每当 人畜进入后，经常电闪雷 鸣，狂风暴雨，把人畜击 毙。然而谷内却是牧草茂 盛，四季常青。
高温、高压
N2 + 3H2 催化剂 2NH3
哈伯
波施
分别获得1918年和1932年诺贝尔化学奖
哈伯和哈伯法合成氨
我国氨合成工业的发展现状—— 我国合成氨工业经过40多年的发展，产
量已跃居世界第1位，现已掌握了以焦炭、 无烟煤、褐煤、焦炉气、天然气及油田伴 生气和液态烃等气固液多种原料生产合成 氨的技术，形成了我国特有的煤、石油、 天然气原料并存和大、中、小规模并存的 合成氨生产格局。
请解释原因。
放电或高温
N2 + O2 ==== 2NO 2NO + O2 = 2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
人教化学选修2第1单元2人工固氮技术—合成氨(共20张PPT)
500
0 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82
我国第一套自主设计自主建设的年产2.5万吨合成氨装置
合成氨的反应原理
N2 + 3H2
2NH3 放热反应
【实验】合成氨
制取H2、N2
除杂
合成
H2：Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑
(4)设备C的作用是 ____________________________；
猜词游戏
40000
粮食产量/万吨
35000
30000
25000
这合是成什氨么？
20000
15000
氮的固定 粮食产量 哈伯 10000 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 合成氨产量/万吨 2000
1500
1000
∆
N2：NaNO2+NH4Cl==NaCl+2H2O+N2↑
造气
氮气 空气
压缩 降温
液态 空气
蒸发 N2
碳 CO2＋N2 除去CO2 N2
造气
氢气
赤热的煤
H2O(g) 或焦炭
C+H2O == CO+H2
ห้องสมุดไป่ตู้
碳氢化合物 H2O CH4+H2O ==CO+3H2 或O2 CH4+2H2O ==CO2+4H2
合成氨的简要流程
冷凝器
液氨
合成氨的简要流程
冷凝器
液氨
链接高考
(2012·海南，20) Ⅱ.合成氨的流程示意图如下：
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高温、高压
N2(g) + 3H2(g) 催化剂 2NH3 (g) (放热反应)
二. 合成氨的基本生产过程
用图式表示合成氨的流程图：
原料气
净
的制取
化
合
分
成考:工业合成氨时N2取自于什么物质?H2 又来源于哪里?
N2主要来源于_空__气_ (从空气中分离出N2有哪些方法?)
H2主要来源于__碳__氢_化__物__和_水__反__应______。
人工固氮——合成氨
在新疆和青海交界 处有一狭长山谷，每当 牧民和牲畜进入后，风 和日丽的晴天顷刻间电 闪雷鸣，狂风大作，人 畜必遭雷击。奇怪的是 那里的牧草十分茂盛， 四季常青，被当地牧民 称为“魔鬼谷”。你能 用化学方程式及必要的 文字叙述解释“魔鬼谷” 牧草茂盛、四季常青的 原因吗?
自主学习：
2、自然界中的氮循环 土壤中含氮化合物的主要来源：
自主学习： 氮的固定
将游离态氮转化为化合态氮的方法叫氮的固定．
固氮方法： （1）自然固氮：
①雷雨固氮（闪电时，N2 转化为NO） ②生物固氮（如：豆科作物的根瘤菌将N2转 化为化合态氮）。
（2）人工固氮：（用N2 和H2 合成氨）
一.合成氨的反应原理
如下图合成氨装置
现象：加热试管中的铁丝绒至红热后注入氢气和氮气 的混合气体，可以看到湿润的pH试纸变__蓝_色。
高温、高压
原理：N2(g)+3H2(g) 催化剂 2NH3 (g)
合成氨的反应条件 思考: 根据勒夏特列原理分析讨论合成氨
工业适宜的反应条件?
• 1）浓度：使用过量的氮气。 • 2）温度：400～500℃； • 3）高压:10MPa~30MPa； • 4）催化剂(加快反应速率)：如铁触媒
杂质有CO,CO2 和H2S等气体
①用氨水吸收H2S气体 NH3•H2O +H2S = NH4HS + H2O ②使CO变成CO2 H2O + CO = CO2 + H2 ③CO2常用K2CO3溶液吸收 K2CO3 + CO2 + H2O = 2KHCO3
④用醋酸、铜和氨配制成的溶液吸收CO、CO2、 O2、H2S等少量有害气体。
人们常说雷雨发庄家，你能用化学原理加以解释吗？
放电或高温
N2 + O2 ==== 2NO 2NO + O2 = 2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
雷雨发庄稼
1、含氮化合物在生活中的意义和用途：
意义：①氮是植物生长必不可少的元素之一。 ②农作物每年从土壤中吸收大量含氮化合物。
用途：①制造染料 ②制造人造纤维 ③制造油漆 ④制造炸药
2. 合成氨工业有下列流程： ①原料气制备；②氨的合成； ③原料气净化和压缩；④氨的分离。 其先后顺序为（Ｂ ） A．①②③④ B．①③②④ C．④③②① D．②③④①
小结：
工业合成氨: • (1)原理与过程: • (2)原料： • (3)合成条件: • (4)三废处理:
• 阅读书本Ｐ１４～Ｐ１５页后总结．
1、原料及原料气的净化 2、催化剂的改进 3、环境保护
五.巩固拓展：
１．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：
（正反应吸热），下列措施中，能提高CO转 化率的是（ Ｃ ）
A．增大压强
B．降低温度
C．增大水蒸气浓度
D．加催化剂
五.巩固拓展：
一种方法是将空气液化后蒸发分离出氧气
C + H2O = CO + H2
而获得氮气;另一种方法是将空气中的氧气与
催化剂
催化剂
碳CH作4+用H2生O 成==二= 3氧H化2+C碳O,再除CH去4+二2H氧2O化=碳==得4H氮2+气CO。2
（二）原料气净化
想一想:制取原料气的过程中常混有的气体杂质 有哪些？用什么方法除去杂质气体？
(三)合成与分离
从合成塔出来的混合气体，氨气约 占总体积的__1_5_%__，要把混合气体通过 冷凝器、_分__离__器__，再导入液氨贮灌。 剩余气体再送回合成塔，循环利用(合 成氨转化率较低，要采用循环操作）。
工业合成氨的工业流程1
Company Logo
工业合成氨的工业流程2
三.合成氨工业的发展
N2(g) + 3H2(g) 催化剂 2NH3 (g) (放热反应)
二. 合成氨的基本生产过程
用图式表示合成氨的流程图：
原料气
净
的制取
化
合
分
成考:工业合成氨时N2取自于什么物质?H2 又来源于哪里?
N2主要来源于_空__气_ (从空气中分离出N2有哪些方法?)
H2主要来源于__碳__氢_化__物__和_水__反__应______。
人工固氮——合成氨
在新疆和青海交界 处有一狭长山谷，每当 牧民和牲畜进入后，风 和日丽的晴天顷刻间电 闪雷鸣，狂风大作，人 畜必遭雷击。奇怪的是 那里的牧草十分茂盛， 四季常青，被当地牧民 称为“魔鬼谷”。你能 用化学方程式及必要的 文字叙述解释“魔鬼谷” 牧草茂盛、四季常青的 原因吗?
自主学习：
2、自然界中的氮循环 土壤中含氮化合物的主要来源：
自主学习： 氮的固定
将游离态氮转化为化合态氮的方法叫氮的固定．
固氮方法： （1）自然固氮：
①雷雨固氮（闪电时，N2 转化为NO） ②生物固氮（如：豆科作物的根瘤菌将N2转 化为化合态氮）。
（2）人工固氮：（用N2 和H2 合成氨）
一.合成氨的反应原理
如下图合成氨装置
现象：加热试管中的铁丝绒至红热后注入氢气和氮气 的混合气体，可以看到湿润的pH试纸变__蓝_色。
高温、高压
原理：N2(g)+3H2(g) 催化剂 2NH3 (g)
合成氨的反应条件 思考: 根据勒夏特列原理分析讨论合成氨
工业适宜的反应条件?
• 1）浓度：使用过量的氮气。 • 2）温度：400～500℃； • 3）高压:10MPa~30MPa； • 4）催化剂(加快反应速率)：如铁触媒
杂质有CO,CO2 和H2S等气体
①用氨水吸收H2S气体 NH3•H2O +H2S = NH4HS + H2O ②使CO变成CO2 H2O + CO = CO2 + H2 ③CO2常用K2CO3溶液吸收 K2CO3 + CO2 + H2O = 2KHCO3
④用醋酸、铜和氨配制成的溶液吸收CO、CO2、 O2、H2S等少量有害气体。
人们常说雷雨发庄家，你能用化学原理加以解释吗？
放电或高温
N2 + O2 ==== 2NO 2NO + O2 = 2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
雷雨发庄稼
1、含氮化合物在生活中的意义和用途：
意义：①氮是植物生长必不可少的元素之一。 ②农作物每年从土壤中吸收大量含氮化合物。
用途：①制造染料 ②制造人造纤维 ③制造油漆 ④制造炸药
2. 合成氨工业有下列流程： ①原料气制备；②氨的合成； ③原料气净化和压缩；④氨的分离。 其先后顺序为（Ｂ ） A．①②③④ B．①③②④ C．④③②① D．②③④①
小结：
工业合成氨: • (1)原理与过程: • (2)原料： • (3)合成条件: • (4)三废处理:
• 阅读书本Ｐ１４～Ｐ１５页后总结．
1、原料及原料气的净化 2、催化剂的改进 3、环境保护
五.巩固拓展：
１．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：
（正反应吸热），下列措施中，能提高CO转 化率的是（ Ｃ ）
A．增大压强
B．降低温度
C．增大水蒸气浓度
D．加催化剂
五.巩固拓展：
一种方法是将空气液化后蒸发分离出氧气
C + H2O = CO + H2
而获得氮气;另一种方法是将空气中的氧气与
催化剂
催化剂
碳CH作4+用H2生O 成==二= 3氧H化2+C碳O,再除CH去4+二2H氧2O化=碳==得4H氮2+气CO。2
（二）原料气净化
想一想:制取原料气的过程中常混有的气体杂质 有哪些？用什么方法除去杂质气体？
(三)合成与分离
从合成塔出来的混合气体，氨气约 占总体积的__1_5_%__，要把混合气体通过 冷凝器、_分__离__器__，再导入液氨贮灌。 剩余气体再送回合成塔，循环利用(合 成氨转化率较低，要采用循环操作）。
工业合成氨的工业流程1
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工业合成氨的工业流程2
三.合成氨工业的发展