12工业制硝酸(熊婕)

2HNO3(l) + NO(g)
为提高HNO3的产率，请分析可以采取的措施？
适当增大压强
合适催化剂
△H＜0，
适当温度（防止温度过高）
不断通入O2，减小NO的浓度，增大NO2的浓度
尾气处理：备考指南P123（3）
碱液吸收法： 催化还原法：
NO + NO2 + Na2CO3 ==== 2NaNO2 + CO2
合成氨 反应
N2 + 3H2
2NH3 △H＜0
目的 使氨生成的快
使氨生成的多
条件 选择 (从化学反应速率分析) (从化学平衡分析)
压强
高压
高压
适宜条件 选择 高压
温度
高温
低温
适宜温度
浓度 催化剂
增大反应物浓度 使用催化剂
增大反应物浓度 增大c(N2) 减少生成物浓度 减小c(NH3)
无影响
使用铁触媒
请结合表中数据确定工业上催化氧化的条件并分析原因：
温度
压强（MPa）
（℃）
0.1
0.5
1
10
400
99.2
99.6
99.7
99.9
500
93.5
96.9
97.8
99.3
600
73.7
85.8
89.5
96.4
条件： 常压、400℃ ~ 500℃、催化剂 原因： 催化剂：增大反应速率
温度：催化剂在此温度活性高；温度过低，反应速率慢； 温度过高，平衡逆向移动，SO2转化率低
催化剂
4NH3 + 6NO ==∆== 5N2 + 6H2O 8NH3 + 6NO2 =催=化∆=剂= 7N2 + 12H2O
关于SO2的催化氧化反应：2SO2 + O2 2SO3： （1）在工业实际过程中，O2的体积分数约为SO2的1.5倍，目的是：
适当增大廉价O2的浓度，促使平衡正向移动，提高SO2的转化率 （2）已知压强、温度对SO2的转化率的影响如表所示，
广州市第一中学化学科 熊婕
由N2制取HNO3：
备考指南
P122
空气 O2
空气 O2
N2
液氨
NO
H2
NH3 N2、H2
混合气
H2O NO2
备考指南 P123
HNO3
废气
NO、NO2
合成氨 氨催化氧化
高温、高压
N2 + 3H2 催化剂 2NH3
催化剂
4NH3 + 5O2 ==∆== 4NO + 6H2O 2NO + O2 ==== 2NO2 3NO2 + H2O ==== 2HNO3 + NO
增大c(反应物) 改变浓度
增大c(N2)
减小c(生成物)
减小c(NH3)
500 ℃、60.0 MPa 条件下
2.合成氨工业简述：
原料： 空气、水、燃料
压缩 降温
液态空气 蒸发
N2（先逸出）
空气
炭
CO2＋N2 除去CO2 N2
H2O(g)
赤热炭 或其他燃料
CO＋H2
H2O(g) 催化剂
CO2＋H2 除去CO2 H2
压强：此温度下，增大压强对SO2转化率影响不大， 但加压对设备要求高
NH3 平 衡 体 积 分 数 /%
适当提高氮气用量， 氮氢比例为1:2.8， 有利于合成氨
铁 触 媒 催 化 能 力
温度（℃） 催化剂的催化活性
500℃左右
空气
压缩 液态空气 蒸发 降温
N2（先逸出）
炭
CO2＋N2 除去CO2 N2
联想质疑 研究发现，氨气与氧气反应可以生成多种不同 的产物：
4NH3 +5O2=4NO +6H2O
4NH3 +4O2=2N2O +6H2O
4NH3 +3O2=2N2 +6H2O
高温
C＋H2O(g) → CO＋H2
CO＋H2O(g)催→化剂CO2＋H2
N2、H2
原料气
合成
分离
液氨
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__。_
N2 + 3H2
2NH3 △H＜0
1、压强是否越大越好？
20 MPa ~ 50 MPa
压强越大，对设备的要求越高，成本越高
2、适宜的温度怎么定？ 催化剂的催化活性
500℃左右
3、N2的含量增大到多少合适？ n(N2):n(H2)==1:2.8 在n(N2):n(H2)==1:3的基础上，适当提高氮气用量
H2O(g)
赤热炭 或其他燃料
CO＋H2
催H2化O(剂g)
CO2＋H2
除去 CO2
H2
C+H2O＝CO+H2 CO+H2O(g) 催化剂 CO2+H2
原料气净化： 除去杂质气体、粉尘等，防止催化剂“中毒”
达到平衡时混合物中NH3的含量（体积分数） （原料N2、H2的体积比为1 : 3）
在选定的温度、压强条件下， 还可以采取什么方法，提高NH3的平衡含量？
4、如何减少NH3的浓度？ 冷却，将NH3液化，从体系中分离出来
从合成氨的工业流程中，你对以下问题有什么体会?
生产条件的选择
化学反应速率 化学平衡 设备、成本要求 催化剂的催化活性
催化剂
化学反应速率 催化活性与温度有关 催化剂中毒
反应物循环利用 ——提高原料的利用率
已知3NO2(g) + 2H2O(l)