化学反应条件的优化工业合成氨优秀课件
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2.4化学反应条件的优化工业合成氨课件高二上学期化学选择性必修1
2.合成氨时采用700 K左右的温度进行,主要是因为在该温度时( C )
A.合成氨的化学反应速率最大
B.N2的转化率最高 C.催化剂的活性最大
D.NH3在平衡混合气体中的体积分数最大 3.在合成氨时,既要使氨的产率增大,又要使化学反应速率增大,可以采取的
措施有( C )
①增大体积使压强减小 ②减小体积使压强增大 ③升高温度 ④降低温
2.利用化学平衡移动的知识分析什么条件有利于氨的合成。
工业合成氨的反应为：N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g) ΔH=－92.2 kJ·mol-1
目标：合成氨的平衡转化率越大越好
反应条件： 达到化学平衡的时间延长
低温、 高压、 高要求设备
增加反应物浓度、分离氨、氮气与氢气的体积比为1:3
二、合成氨反应的速率 交交流流··研研讨讨
一、合成氨反应的限度
交交流流··研研讨讨
工业合成氨的反应为：N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g)
298 K ΔH=－92.2 kJ·mol-1 ΔS=－198.2 J·K-1·mol-1
1.根据反应的焓变和熵变分析在298 K时合成氨反应能否正向自发进行。
合成氨反应是在298 K时能正向自发进行的放热反应，同时也是熵减反应。
研究方向：
仿生固氮酶催化剂
根瘤菌固氮
合成氨的生产流程
合成氨的整个工业生产包括造气、净化、合成氨三大部分。 造气 原料气中的氮气来自空气，而氢气来自天然气、煤和炼油产品。
以天然气为原料时，反应可简单表示为:
CH4 + H2O
高温 催化剂
CO + 3H2
CO + H2O
高温 催化剂
CO2 + H2
【化学课件】化学反应条件的优化——工业合成氨ppt课件
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH ＝-92.4 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： 使生产氨气快 （速率分析） 压强 温度 催化剂 高压 高温 使用 使生成氨气多 （平衡分析） 高压 低温 不影响
让我好好想想？
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH＝-92.4 kJ·mol-1 考虑催化剂的活性
思考：温度是否越高越好？
压强是否越大越好？
考虑设备的耐压能力
外部条件 压强
温度 催化剂 浓度
工业合成氨的适宜条件
2×107～5×107 Pa 适宜温度（500℃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
工业上利用某可逆反应生产产品有哪些注意事项？ 1.一般要使用催化剂：
加快化学反应速率，提高生产效率，提高经济效益； 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，还要综合考虑设备
等。
例.(双选)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700 K左右的高温 D.采用2×107～5×107 Pa的压强
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） 2.原料气制取： 制氮气: 常用压缩液态空气 制氢气: 水蒸气
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) Δ H ＝－92.4 kJ/mol
2.4化学反应条件的优化工业合成氨课件上学期高二化学选择性必修1
既要注意外界条件对反应速率和平衡影响的一 致性,又要注意外界条件对二者影响的矛盾性
从原料的利用率分析
增加易得廉价原料,提高难得高价原料的利用率, 从而降低生产成本
从实际生产能力分析
如设备承受高温、高压能力等
从催化剂的使用活性分析
注意温度对催化剂活性的影响
第1讲 描述运动的基本概念 第2章 化学反应的方向、限度与速率
工业生产中,主要从反应限度和反应速率两个角度选择适宜条件,既要考虑增大反应物的转 化率,充分利用原料,又要考虑增大反应速率,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。
第1讲 描述运动的基本概念 第2章 化学反应的方向、限度与速率
外部条件 温度 压强 浓度
催化剂
工业合成氨适宜条件的选择
第1讲 描述运动的基本概念 第2章 化学反应的方向、限度与速率
思路点拨 选取适宜的化工生产条件时,主要从反应速率和化学平衡移动两方面考虑,同时 考虑化工生产中的动力、材料、设备、催化剂等因素的影响。 解析 催化剂的活性与温度有关,与压强无关,A项错误;氨易液化,N2、H2在实际生产中可 循环使用,总体来说合成氨的产率较高,B项正确;合成氨工业选择700 K左右的反应温度,主 要从反应速率和催化剂活性两方面考虑,合成氨反应的正反应是放热反应,高温不利于氨气 的合成,该温度下催化剂的活性最大,C项错误;增大压强,合成氨反应的平衡正向移动,反应 速率增大,有利于合成氨,但压强太大,对设备、动力的要求更高,D项错误。
说法正确吗? ( ✕ )
提示 虽然从合成塔出来的混合气体中氨气只占13%~14%,但由于氮气、氢气是循环 使用的,总体来讲氨的产率比较高。
第1讲 描述运动的基本概念 第2章 化学反应的方向、限度与速率
高中化学4化学反应条件的优化——工业合成氨课件1鲁科高中选修4化学课件
1×107Pa），中压（2×107Pa—3×107Pa），高压（
8.5×107Pa—1×108Pa）三种类型。
第十四页，共二十五页。
分析(fēnxī)： 3．催化剂。由于N2 分子(fēnzǐ)非常稳定，N2 和H2的化合十 分困难，即使采用了加热与高压的条件，合成氨的反应 还是十分缓慢。为了加快反应速率，降低反应所需要的 能量，合成氨工业普遍使用铁触媒作催化剂，使反应物 在较低温度下较快的进行反应。
700K的温度。原因：速率较快,转化率适中催化剂活性
最大。
第十三页，共二十五页。
分析 ： (fēnxī)
2．压强。增大压强，有利于氨的合成，但在实际生产中，压
强不可能无限制的增大，因为压强越大，需要的动力(dònglì)越 大，对材料的强度和设备的制造要求也越高，势必增大生产 成本，降低综合经济效益。因此，受动力(dònglì)、材料、设备 等条件的限制，目前我国合成氨厂一般采用的压强为低压（
外界条件
压强 温度
催化剂 反应物的浓度 生成 (nóngdù)
(shēnɡ chénɡ)
氨的浓度
使NH3生产的多
平衡分析 高压
低温
无影响
增大浓度 减小浓度
使NH3生产的快 速率分析 高压
高温
使用
增大浓度 减小浓度
第十一页，共二十五页。
讨论(tǎolùn)：
1、既然降低温度(wēndù)有利于平衡向生成氨的方向移动，那 么生产中是否温度(wēndù)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(gōngyè)中压强是否越大越好？
第七页，共二十五页。
（二）合成氨反应(fǎnyìng)的速率 1、请根据合成氨反应的特点，结合影响(yǐngxiǎng)反应速率 的因素，思考什么条件下能使氨生成的快？
8.5×107Pa—1×108Pa）三种类型。
第十四页，共二十五页。
分析(fēnxī)： 3．催化剂。由于N2 分子(fēnzǐ)非常稳定，N2 和H2的化合十 分困难，即使采用了加热与高压的条件，合成氨的反应 还是十分缓慢。为了加快反应速率，降低反应所需要的 能量，合成氨工业普遍使用铁触媒作催化剂，使反应物 在较低温度下较快的进行反应。
700K的温度。原因：速率较快,转化率适中催化剂活性
最大。
第十三页，共二十五页。
分析 ： (fēnxī)
2．压强。增大压强，有利于氨的合成，但在实际生产中，压
强不可能无限制的增大，因为压强越大，需要的动力(dònglì)越 大，对材料的强度和设备的制造要求也越高，势必增大生产 成本，降低综合经济效益。因此，受动力(dònglì)、材料、设备 等条件的限制，目前我国合成氨厂一般采用的压强为低压（
外界条件
压强 温度
催化剂 反应物的浓度 生成 (nóngdù)
(shēnɡ chénɡ)
氨的浓度
使NH3生产的多
平衡分析 高压
低温
无影响
增大浓度 减小浓度
使NH3生产的快 速率分析 高压
高温
使用
增大浓度 减小浓度
第十一页，共二十五页。
讨论(tǎolùn)：
1、既然降低温度(wēndù)有利于平衡向生成氨的方向移动，那 么生产中是否温度(wēndù)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(gōngyè)中压强是否越大越好？
第七页，共二十五页。
（二）合成氨反应(fǎnyìng)的速率 1、请根据合成氨反应的特点，结合影响(yǐngxiǎng)反应速率 的因素，思考什么条件下能使氨生成的快？
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)
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
D．降低温度，增大压强，分离出部分氨
解析：本题旨在考查影响化学平衡的外界因素的应用与
分析。题目要求增大合成氨反应中氢气的转化率，就是
在不增加氢气的情况下，改变合成氨反应的其他条件，
使更多的氢气转化为氨。从化学平衡分析也就是使平衡 栏
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
目 链
接
kc(N2)·c1.5(H2)·c－1(NH3)知，在一定的温度、压强下，
化学反应速率与反应物浓度c(N2)或c1.5(H2)成正比关系，
与生成物浓度c(NH3)成反比关系。因此可以采用增大
反应物浓度、减小生成物浓度来提高化学反应速率。
4．催化剂对化学反应速率的影响：加催化剂可以
使反应的活化能从335kJ·mol－1降低为167kJ·mol－1，
例2 对于合成氨的反应来说，使用催化剂和施加高压，
下列叙述中正确的是( )
A．都能提高反应速率，都对化学平衡状态无影响
栏
B．都对化学平衡状态有影响，都不影响达到平衡状态 目
链
所用的时间
接
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，而压
化学反应条件的优化——工业合成氨 ppt课件
ΔS = -198.2J·K-1·mol-1
ΔH－TΔS
＝ -92.2kJ·mol-1 － 298K × （-198.2J·mol-1·K-1）
＝ -33.1kJ·mol-1
ΔH－TΔS ＜ 0
结论 常温时合成氨反应可以自发进行
探究
N2 +3H2
kf kf kr kr
2NH3
已知常温（298K）时: ΔH= -92.2 kJ·mol-1
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== 2NO
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
任务2 如何提高反应物的平衡转化率？
低温高压
400 ℃ ，500atm
氨 的 体 积 分 数 （ ）
压强(atm)
温度(℃) N2与H2的投料比为1:3
%
任务3 如何加快合成氨的反应速率？
温度
压强
v
浓度
催化剂
任务3 如何加快合成氨的反应速率？
根据合成氨反应的特点，你认为应该选择怎样 的催化剂？
1. 反应物的转化率。当时硫酸生产中SO2氧化反应几乎 接近于100 %转化率，而哈伯法合成氨的产率只有8 %。
2. 反应速率。哈伯所找到的两种催化剂分别是锇和铀， 价格高昂，而近900K的高温，也大大增加了能耗成本。
任务2 如何提高反应物的平衡转化率？
反
①可逆反应
高三化学《化学反应条件的优化—工业合成氨》PPT
大水蒸气浓度
D、增大CO浓度
3、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 25% 。 化率为________
N2+3H2 2NH3 起始 6 18 1 变化 X 3X 2X 6-X : 1+2X=9:8 X=1.5 1.5×3 H2转化率= 18 ×100%=25%
化学反应 的方向
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
化学反应 的速率
高压对设备材质、 加工制造的要求、温度 的催化剂活性的影响等
合成氨反应的特点：
N2(g)+3H2(g) (1体积) (3体积) 2NH3(g) ⊿H ＝-92.4kJ/mol (2体积)
D )
X2Y4 (g)
B.低温 低压 D.高压 低温
8.对于反应: 2SO2(g)+O2 (g) 下列判断正确的是( BC )
2SO3 (g)
A.2体积SO2和足量O2反应,必定生成2体积SO3 B.其他条件不变,增大压强,平衡向右移动
C.平衡时, SO2消耗速率必定等于O2的生成速率
的两倍
D.平衡时, SO2浓度必定等于O2浓度的两倍.
52.0 64.2 71.0 84.2 92.6 25.1 38.2 47.0 65.2 79.8 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5
6000C
0.05
4.5
9.1
13.8 23.1 31.4
讨论与交流：能否用过量氮气提高氢气转
D、增大CO浓度
3、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 25% 。 化率为________
N2+3H2 2NH3 起始 6 18 1 变化 X 3X 2X 6-X : 1+2X=9:8 X=1.5 1.5×3 H2转化率= 18 ×100%=25%
化学反应 的方向
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
化学反应 的速率
高压对设备材质、 加工制造的要求、温度 的催化剂活性的影响等
合成氨反应的特点：
N2(g)+3H2(g) (1体积) (3体积) 2NH3(g) ⊿H ＝-92.4kJ/mol (2体积)
D )
X2Y4 (g)
B.低温 低压 D.高压 低温
8.对于反应: 2SO2(g)+O2 (g) 下列判断正确的是( BC )
2SO3 (g)
A.2体积SO2和足量O2反应,必定生成2体积SO3 B.其他条件不变,增大压强,平衡向右移动
C.平衡时, SO2消耗速率必定等于O2的生成速率
的两倍
D.平衡时, SO2浓度必定等于O2浓度的两倍.
52.0 64.2 71.0 84.2 92.6 25.1 38.2 47.0 65.2 79.8 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5
6000C
0.05
4.5
9.1
13.8 23.1 31.4
讨论与交流：能否用过量氮气提高氢气转
《2.4化学反应条件的优化-工业合成氨》参考课件
三、合成氨反应的速率
交流·研讨 催化剂对氨的合成反应速率的影响
条件
△ E /KJ/mol
k(催)/k(无)
无催化剂 使用Fe催化剂
335 3.4×1012(700k的速率提高上万亿倍。因此，要 实现合成氨的工业化生产，使用适宜的催化剂是最有效的途径。
使用铁触媒作催化剂
2NH3(g) (2体积)
已知298K时: △H= -92.2KJ·mol-1 ， △S = -198.2J·K-1·mol-1
。
∆H-T△S=-92.2KJ·mol-1-298K×（-198.2KJ·K·mol-1×10-3 ） = -33.1KJ·mol-1＜0
常温(298 K)下,能自发进行
① 可逆反应
②熵减小的反应
③正反应气体体积缩小 ④正反应是放热反应
二、合成氨反应的限度
目标：合成氨的平衡转化率越大越好 N2(g) +3H2(g)⇌2NH3(g) △H = - 92.2kJ·mol-1 如何从温度、浓度、压强角度提高合成氨的平衡转化率？
因素
反应特点
相应措施
温度
放热
浓度
压强
正向反应分子数减小
低温
的量之比为9 ：3 ：4，则此时N2的转化率为（ A）
A.10%
B.20%
C.15%
D.30%
5、已知2SO2(g)＋O2(g)
V2O5 △
2SO3(g) ΔH<0的实验数据如下表：
温度
不同压强下SO2的转化率(%) 1×105Pa 5×105Pa 1×106Pa 5×106Pa
450 ℃ 97.5
化学热 力学
化学动 力学
化学反应 的方向
化学反应条件的优化——工业合成氨 PPT4(4份) 鲁科版
3.哪些措施能够加快氮气、氢气合成氨的反应速率？ 反应速率
【哈伯—实验室合成氨的条件】
哈伯
1.反应方向：
298K时，△H-T△S ﹤0 反应能自发进行
298K时，K=4.1×106 (mol· L-1) -2
【哈伯—实验室合成氨的条件】 N2(g) + 3H2(g)
哈伯
2NH3(g) △H=-92.2KJ· mol-1
哈伯
催 化 剂 活 性 温度 700K
成 本
催化剂 铁触媒
博施
工业生产需要 【工业合成氨适宜条件】
【课堂小结】
工业生产条件的选择与优化一般思路与方法： （1）条件的选择—反应速率和化学平衡共同 作用的结果
（2）既不能片面地追求高转化率，也不能只追 求高反应速率，而应该寻找以较高的反应速率 获得适当平衡转化率的反应条件。
第2章 化学反应的方向、限度与速率
反应方向 化学热力学 反应限度 化学动力学 反应速率 反应能否自发 进行 促使化学平衡 正向移动 提高反应速率 适 宜 的 合 成 氨 条 件
第4节 化学反应条件的优化
——工业合成氨
莒县第四中学 董立国
【工业合成氨的发展历史】
早在19世纪以前，为了满足人们对氮 肥，含氮的化合物日益增长的需求， 英国物理学家克鲁克斯率先发出了“ 向空气中要氮肥”的号召
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
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!
化学反应条件的优化---工业合成氨课件
发展方向
⑴新型高效催化剂合成
⑵化学模拟生物固氮
[课堂小结]
1、反应特点：可逆、低速、放热、缩小 浓度、压强—互惠性条件 2、适宜条件： 反应温度——矛盾性条件 催化剂———自利性条件 3、生产流程：造气—净化—压缩—合成—分离 新型高效催化剂合成 4、发展趋势： 化学模拟生物固氮
课堂练习
1.在合成氨工业中，为增加氨的日 产量，下列变化过程中不能使平衡 向右移动的是（ ） A. 不断将氨分离出来 B. 使用催化剂 C. 采用700K左右的温度而不是常温 D. 采用2×107～5×107Pa的压强
2.对于合成氨的反应来说,使用催化剂和施加 高压,下列叙述中正确的是( ) A.都能提高反应速率,都对化学平衡状态无 影响 B.都对化学平衡状态有影响,都不影响达到 平衡状态所用的时间 C.都能缩短达到平衡状态的时间,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,而压强无此作用
3.在一密闭容器中，N2、H2合成氨的反应已 达到平衡。此时再往容器中通入一定量N2,保 持温度和容器体积不变，当反应再次达到平 衡时，与第一次平衡状态相比（ ） Ａ. NH3的百分含量一定增大 Ｂ. NH3的浓度增大
Ｃ. H2的转化率提高
Ｄ. N2的转化率提高
4.在合成氨时，可以提高H2转化率的措施 是（ ）
2. 接触法制硫酸时，SO2催化氧 化适宜的温度是5000C,其理由是 (1)___________(2)___________ __(3)________________。此反 应是气体体积缩小的反应，但工 业生产中并未采用加压措施的原 因是____________,为提高SO2的 转化率，工业上常使用的方法是 ______________。
化学课件《化学反应条件的优化——工业合成氨》优秀ppt3 鲁科版
――[阿萨·赫尔帕斯爵士] 115.旅行的精神在于其自由，完全能够随心所欲地去思考.去感觉.去行动的自由。――[威廉·海兹利特]
116.昨天是张退票的支票，明天是张信用卡，只有今天才是现金；要善加利用。――[凯·里昂] 117.所有的财富都是建立在健康之上。浪费金钱是愚蠢的事，浪费健康则是二级的谋杀罪。――[B·C·福比斯] 118.明知不可而为之的干劲可能会加速走向油尽灯枯的境地，努力挑战自己的极限固然是令人激奋的经验，但适度的休息绝不可少，否则迟早会崩溃。――[迈可·汉默] 119.进步不是一条笔直的过程，而是螺旋形的路径，时而前进，时而折回，停滞后又前进，有失有得，有付出也有收获。――[奥古斯汀] 120.无论那个时代，能量之所以能够带来奇迹，主要源于一股活力，而活力的核心元素乃是意志。无论何处，活力皆是所谓“人格力量”的原动力，也是让一切伟大行动得以持续的力量。――[史迈尔斯] 121.有两种人是没有什么价值可言的：一种人无法做被吩咐去做的事，另一种人只能做被吩咐去做的事。――[C·H·K·寇蒂斯] 122.对于不会利用机会的人而言，机会就像波浪般奔向茫茫的大海，或是成为不会孵化的蛋。――[乔治桑] 123.未来不是固定在那里等你趋近的，而是要靠你创造。未来的路不会静待被发现，而是需要开拓，开路的过程，便同时改变了你和未来。――[约翰·夏尔] 124.一个人的年纪就像他的鞋子的大小那样不重要。如果他对生活的兴趣不受到伤害，如果他很慈悲，如果时间使他成熟而没有了偏见。――[道格拉斯·米尔多] 125.大凡宇宙万物，都存在着正、反两面，所以要养成由后面.里面，甚至是由相反的一面，来观看事物的态度――。[老子]
温度怎么选择？
3 、催化剂对化学平衡的移动 要不要用催化 没有影响， 在合成氨工业中 剂？
要不要使用催化剂，为什么？
116.昨天是张退票的支票，明天是张信用卡，只有今天才是现金；要善加利用。――[凯·里昂] 117.所有的财富都是建立在健康之上。浪费金钱是愚蠢的事，浪费健康则是二级的谋杀罪。――[B·C·福比斯] 118.明知不可而为之的干劲可能会加速走向油尽灯枯的境地，努力挑战自己的极限固然是令人激奋的经验，但适度的休息绝不可少，否则迟早会崩溃。――[迈可·汉默] 119.进步不是一条笔直的过程，而是螺旋形的路径，时而前进，时而折回，停滞后又前进，有失有得，有付出也有收获。――[奥古斯汀] 120.无论那个时代，能量之所以能够带来奇迹，主要源于一股活力，而活力的核心元素乃是意志。无论何处，活力皆是所谓“人格力量”的原动力，也是让一切伟大行动得以持续的力量。――[史迈尔斯] 121.有两种人是没有什么价值可言的：一种人无法做被吩咐去做的事，另一种人只能做被吩咐去做的事。――[C·H·K·寇蒂斯] 122.对于不会利用机会的人而言，机会就像波浪般奔向茫茫的大海，或是成为不会孵化的蛋。――[乔治桑] 123.未来不是固定在那里等你趋近的，而是要靠你创造。未来的路不会静待被发现，而是需要开拓，开路的过程，便同时改变了你和未来。――[约翰·夏尔] 124.一个人的年纪就像他的鞋子的大小那样不重要。如果他对生活的兴趣不受到伤害，如果他很慈悲，如果时间使他成熟而没有了偏见。――[道格拉斯·米尔多] 125.大凡宇宙万物，都存在着正、反两面，所以要养成由后面.里面，甚至是由相反的一面，来观看事物的态度――。[老子]
温度怎么选择？
3 、催化剂对化学平衡的移动 要不要用催化 没有影响， 在合成氨工业中 剂？
要不要使用催化剂，为什么？
上课用《化学反应条件的优化---工业合成氨》(共48张PPT)
分析：
①因为正反应方向是放热的反应，所以降低温 度有利于平衡正向移动。
②可是温度越低，反应速率越小，达到平衡所需 要的时间越长，因此温度也不宜太低。 ③催化剂要在一定温度下催化活性最大。 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）。
4、浓度怎么定？ N2 和H2的比例怎么定？
4．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( )
A．①②③④ B．①③ ② ④
C．④③②①
D．②③④①
5、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。 _______________________________________。
----
50MPa ，是因该条
4.对于反应: 2SO2(g)+O2 (g) 下列判断正确的是( BC )
2SO3 (g)
A.2体积SO2和足量O2反应,必定生成2体积SO3 B.其他条件不变,增大压强,平衡向右移动
C.平衡时, SO2消耗速率必定等于O2的生成速率
的两倍
D.平衡时, SO2浓度必定等于O2浓度的两倍.
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。
第二课时
二、合成氨工业简述：
①因为正反应方向是放热的反应，所以降低温 度有利于平衡正向移动。
②可是温度越低，反应速率越小，达到平衡所需 要的时间越长，因此温度也不宜太低。 ③催化剂要在一定温度下催化活性最大。 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）。
4、浓度怎么定？ N2 和H2的比例怎么定？
4．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( )
A．①②③④ B．①③ ② ④
C．④③②①
D．②③④①
5、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。 _______________________________________。
----
50MPa ，是因该条
4.对于反应: 2SO2(g)+O2 (g) 下列判断正确的是( BC )
2SO3 (g)
A.2体积SO2和足量O2反应,必定生成2体积SO3 B.其他条件不变,增大压强,平衡向右移动
C.平衡时, SO2消耗速率必定等于O2的生成速率
的两倍
D.平衡时, SO2浓度必定等于O2浓度的两倍.
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。
第二课时
二、合成氨工业简述：
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❖ A、0.2 mol.L-1.min-1
B 、 0.6 mol.L-1.min-1
❖ C、0.1 mol.L-1.min-1
D、 0.3 mol.L-1.min-1
二、合成氨工业简述：
1、主要流程：
原料气制取 净化 压缩
（造气）
（净化）
2、原料气制取：
制氮气:
合成 分离
（合成氨）
液氨
压缩 液态空气 蒸发 N2(先逸出) 物理方法 空气 碳 CO2(+N2) 分离出CO2 N2 化学方法
1× 105 Pa 15.3
3000C 4000C 5000C 6000C
2.2 0.4 0.1 0.05
1× 107 Pa 81.5
2× 107 Pa 86.4
3× 6× 1× 107 107 108 Pa Pa Pa
89.9 95.4 98.8
52.0 64.2 71.0 84.2 92.6 25.1 38.2 47.0 65.2 79.8 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5 4.5 9.1 13.8 23.1 31.4
制氢气:
炽热碳
水蒸气 CO+H2
H2O(气)
分离出CO2
CO2+H2
H2
C(S)+H2O(g) CO(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
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。
化学反应条件的优化工业合成 氨优秀课件
利用氮、氢为原料合成氨的工业化生产曾是一 个较难的课题，从第一次实验室研制到工业化投 产，约经历了150年的时间。
化学反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)看起来十分的简单， 为什么合成氨的工业化生产会经历如此漫长的过 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？
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？
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
高压 高温 使用
高压 低温 不影响
选择适宜生产条件的原则：
(1)既要注意外界条件对二者影响一 致性,又要注意对二者影响的矛盾性。 (2)既要注意温度、催化剂对速率影 响的一致性,又要注意催化剂的活性 对温度的限制。 (3)既要注意理论上的需要,又要注意 实际可能性。
适宜条件:
温度: 700K (速率较快,转化率适中催化剂活性最大) 压强: 2×107～5×107 Pa
(有利于氨的合成,对动力、材料强度、 设备制造要求适中) 催化剂：铁触媒(以铁为主体的多成分催化剂) 使反应物在较低温度下较快的进行反应。 浓度：将生成的氨及时从混合气中分离出来， 且向循环气中不断补充 N2、H2（1:3)。
H2转化率=
1.5×3 18
×100%=25%
4、在合成氨时，可以提高H2转化率的措施是（ C ）
(A)延长反应时间
(B)充入过量H2
(C)充入过量N2
(D)升高温度
5、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
6、在一定条件下，将N2和H2的混和气体通入固定容积的
密闭容器中进行合成氨反应：N2+3H2
2NH3 (正
反应为放热反应)
下列图像表示正确的是：
要实现合成氨的工业化生产，必须从化 学热力学和化学动力学两个方面选择合 成氨的反应条件
化学热 力学
化学动 力学
化学反应 的方向
化学反应 的限度
化学反应 的速率
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
适
宜
的
工
合
艺
成
流
氨
程
条
件
高压对设备材质、 加工制造的要求、温度 的催化剂活性的影响等
（A C ）
(A)
(B)
(C)
(D)
7.下列反应达到平衡时，哪种条件下生成物
பைடு நூலகம்
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
B.低温 低压
C.高温 低压
D.高压 低温
8.对于反应: 2SO2(g)+O2 (g) 下列判断正确的是( BC )
2SO3 (g)
合成氨反应的特点：
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ⊿H ＝-92.4kJ/MOL
(1体积) (3体积)
(2体积)
①可逆反应 ②熵减小的反应 ③正反应气体体积缩小 ④正反应是放热反应
不同条件下平衡混合气中氨的含量(体积分数) (原料其中N2和H2的体积比是1:3 )
氨
压
含 量强
温度
2000C
❖例1 、能使合成氨反应进行程度增大的 方法是（ D ）
❖ A、升高温度
B 、降低压强
❖C、使用催化剂 D 、及时分离出氨气
❖ 例2、一定温度下，向一个容积为2升的事先加入催 化剂的真空密闭容器中通入1molN2和3molH2， 3min后测得容器的压强是起始压强的0.9倍，在此 时间内，用H2的量的变化来表示该反应的平均速率 是（ C ）
练一练：
1．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
练一练：
2、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：
CO(g)+H2O（g） CO2(g)+H2(g)（正反应放 热），下列措施中，能提高CO转化率的 是（BC ）
A、增大压强
B、降低温度
C、增大水蒸气浓度 D、增大CO浓度
练一练：
3、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
2NH3
起始 6 18
1
变化 X 3X
2X
6-X : 1+2X=9:8 X=1.5