高二化学工业合成氨共38页
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2.4工业合成氨(课件)高二化学(沪科版2020选择性必修第一册)
一、合成氨适宜生产条件的选择
1. 从化学反应速率ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ析
合成氨反应为什么慢？ ——活化能高
怎样降低反应的活化能？——改变反应历程
如何增大合成氨的化学反应速率？
对合成氨 反应的影响
影响因素 浓度 温度 压强 催化剂
增大合成氨 的反应速率
增大 升高 增大 使用
一、合成氨适宜生产条件的选择
2. 从化学平衡移动的角度分析
综合动力、材料、设备等条件
20 MPa~50 MPa
实现工业生产：综合考虑成本要低！
一、合成氨适宜生产条件的选择
3. 综合分析
②催化剂 增大化学反应速率，不改变平衡混合物的组成。 合成氨工业要求催化剂具有活性强、机械强度高、不易中毒、 容易制备、价格低廉等特点。 目前公认的最适当的催化剂是以铁为主体的多成分催化剂。 其活性最好的温度为500 ℃左右。
二、工业合成氨的生产流程
02 净化 在制取原料气的过程中，常混有一些杂质气体，其中如 H2S、
CO 等杂质会使合成氨所用的催化剂中毒，所以必须除去。
03 合成
二、工业合成氨的生产流程
03 合成 加压后且达到
催化剂的活性 温度的 H2、N2
混合气体中 氨含量为 10% ～
20%
合成氨反应为放热 反应，可通过热交 换器有效利用此反 应热来预热反应前 的 H2、N2，降低合 成氨的成本。
典例解析
例、在一定条件下,可逆反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)(正反应是放
热反应)达到平衡,当单独改变下列条件后,有关叙述错误的是( D )
A.加催化剂,v(正)、v(逆)都发生变化且变化的倍数相等
B.加压,v(正)、v(逆)都增大,且v(正)增大的倍数大于v(逆)增大的倍数
工业合成氨++说课与讲课课件++2022-2023学年高二上学期化学人教版(2019)选择性必修1
国工防业工合业成氨
实现农业现代化
教材分析
教学目标
（1）应用化
学反应速率
和化学平衡
原理分析合
知 识
成氨的适宜 条件； （2）体验实
与 际生产条件
技
的选择与理 论分析的差
能 异；
（3）认识化
学理论知识
在工业生产
中的重要作
用。
（1）提高理
论联系实际的
（1）初步形
基本能力； 情 成从多方面综
（2）学会把 感 合思考问题的
五、六小组
得出结论
压强如何选择？
1、增大压强既可提高反应速率，又可提高氨的产
量，压强是否越大越好？
不是
高压 107~1087Pa
7
据反应器的钢材质量及综合指标确定。此 压强时有利于氨的合成，对动力、材料强度、 设备制造要求适中。
得出结论
温度如何选择？
2、高温反应速率快，低温平衡转化率高，究竟温 度如何选择？
普通高中课程标准实验教科书 化学反应原理（选修）
第二章 第4节
化学反应条件的优化 --工业合成氨
一、教材分析 二、学情分析 三、教法学法 四、教学程序
五、板书设计
教材分析
地位 作用
教学 目标
重点 难点
教材分析
地位作用
本基节础课
化学反应的方向
化工学业反合应成的限氨度
化学反应的速率
本节课
化学工业
重综大合意运义用
“用空气制造 面包的圣人”
第二章 第4节（第3课时）
工业合成氨的适宜条件
假设你是一个氨厂的厂长，对于合成 氨工业生产你将主要考虑哪些问题？
分析：合成氨反应有怎样的特点呢？
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
氨的工业合成(共53张PPT)
课 时 作 业
菜
单
LK ·化学 选修 化学与技术
教 学 目 标 分 析 课 堂 互 动 探 究
1.合成氨反应的化学方程式：N2＋3H2
教 学 方 案 设 计
2NH3 。
当 堂 双 基 达 标
2．合成氨反应的特点： (1)可逆反应；(2) 放 热反应；(3)气体总体积 缩小 的反 应。
课 前 自 主 导 学 菜 单
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
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
1.合成氨反应的特点： (1)可逆反应；(2)放热 反应；(3)气体体积缩小 的反应。(重点) 2.合成氨适宜条件的选 择：(1)高压；(2)适当 温度；(3)催化剂。(重 点) 3.勒夏特列原理在合成 氨反应中的应用。(重 难点) 4.合成氨工艺流程。(重 点)
课 堂 互 动 探 究
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学
②影响化学平衡移动的外界因素有哪些？ 【提示】 温度、浓度、压强。
课 时 作 业
菜
单
LK ·化学 选修 化学与技术
教 学 目 标 分 析 课 堂 互 动 探 究
③合成氨实际生产中采用高温、高压、催化剂，其中有 利于提高平衡混合物中NH3的百分含量的因素有哪些？
【提示】 高温不利于平衡正向移动；催化剂对化学平
教 学 方 案 设 计
升温、增加N2或H2浓度，使用催化剂均能加快反应速率； 加压、降温、及时分离出NH3、增加c(N2)和c(H2)均有利于 平衡正向移动，增大氨的产率。
高中化学人教版《工业合成氨》教学课件1
②但是压强越大，对设备的要求高、压缩H2 和N2所需要的动力大，因此选择压强应符合 实际科学技术。
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？
催化剂对合成氨反应速率的影响
条件 △ E /KJ/mol k(催)/k(无) D.
工业炼铁、从海水中提取镁、制玻璃、水泥过程中都需要用到石灰石
C. c(H+）/c(OH-）=1012的溶液中： NH4+、Al3+、NO3-、Cl-
C、根据2FeCl2+2HCl+I2＝2FeCl3+2HI可知氧化性是I2＞Fe3+，不符合题干已知条件，所以化学方程式不成立，故C选；
C.适宜的温度、高压、催化剂 D. 加入苯酚显紫色的溶液： K+、ClO-、SO42-、SCN-
度有利综于合平以衡上正因向素移，动实。际生产中温度一 ② 可般是选温择度在越70低0K，左反右应速率越小，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。
氢氮比
思考
即使在500℃和30MPa时，合成氨平衡混
合物中NH3的体积分数也只有26.4%，转 化率仍不够大，还可采取什么办法？
实验表明，在特定条件下，合 成氨反应的速率与反应的物质 的浓度的关系为
ν =κ C(N2) C1.5(H2) C-1(NH3)
N2+3H2
2NH3
（正反应放热）
设想合成氨的发展前景
化学模拟生物固氮
【解析】 ③滴定前读数是0.01ml，滴定后的读数是27.60ml，因此实际消耗硫代硫酸钠溶液的体积是27.50ml，则根据反应式2BaCrO4＋6I－＋ 16H＋＝3I2＋2Ba2＋＋2Cr3＋＋8H2O、2S2O32一+I2=S4O62—+2 I－可知Cr3＋～3S2O32一，所以废水Ba2＋的浓度为 。 D. 葡萄糖溶液中：Na+、H+、SO42-、Cr2O72（2）①Na2SO3中的硫是+4价，有还原性，和I2发生氧化还原反应； 【点睛】解离子共存题，首先要搞清常见的离子反应有：①生成难溶物，如Ba2+与CO32－、SO42－生成难溶物；②生成挥发性的气 体，如CO32－与H+生成CO2气体；③生成弱电解质，如NH4+与OH－生成NH3·H2O；④发生氧化还原反应，如C在酸性条件下NO3－
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？
催化剂对合成氨反应速率的影响
条件 △ E /KJ/mol k(催)/k(无) D.
工业炼铁、从海水中提取镁、制玻璃、水泥过程中都需要用到石灰石
C. c(H+）/c(OH-）=1012的溶液中： NH4+、Al3+、NO3-、Cl-
C、根据2FeCl2+2HCl+I2＝2FeCl3+2HI可知氧化性是I2＞Fe3+，不符合题干已知条件，所以化学方程式不成立，故C选；
C.适宜的温度、高压、催化剂 D. 加入苯酚显紫色的溶液： K+、ClO-、SO42-、SCN-
度有利综于合平以衡上正因向素移，动实。际生产中温度一 ② 可般是选温择度在越70低0K，左反右应速率越小，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。
氢氮比
思考
即使在500℃和30MPa时，合成氨平衡混
合物中NH3的体积分数也只有26.4%，转 化率仍不够大，还可采取什么办法？
实验表明，在特定条件下，合 成氨反应的速率与反应的物质 的浓度的关系为
ν =κ C(N2) C1.5(H2) C-1(NH3)
N2+3H2
2NH3
（正反应放热）
设想合成氨的发展前景
化学模拟生物固氮
【解析】 ③滴定前读数是0.01ml，滴定后的读数是27.60ml，因此实际消耗硫代硫酸钠溶液的体积是27.50ml，则根据反应式2BaCrO4＋6I－＋ 16H＋＝3I2＋2Ba2＋＋2Cr3＋＋8H2O、2S2O32一+I2=S4O62—+2 I－可知Cr3＋～3S2O32一，所以废水Ba2＋的浓度为 。 D. 葡萄糖溶液中：Na+、H+、SO42-、Cr2O72（2）①Na2SO3中的硫是+4价，有还原性，和I2发生氧化还原反应； 【点睛】解离子共存题，首先要搞清常见的离子反应有：①生成难溶物，如Ba2+与CO32－、SO42－生成难溶物；②生成挥发性的气 体，如CO32－与H+生成CO2气体；③生成弱电解质，如NH4+与OH－生成NH3·H2O；④发生氧化还原反应，如C在酸性条件下NO3－
高二化学工业合成氨课件
缺氮的棉花
智利硝石(NaNO3)
易溶于水，只见于干燥地区，著 名产地为智利北方，为氮之来源， 又称"钠硝石"。
思考与交流：
4、从表2-3数据表明，即使在500ºC和30MPa的 条件下，平衡混和物中氨的含量仅达26.4%，即 转化率仍不够大，为了使平衡向生成氨的方向 移动，提高N2、H2的转化率,还可以采取哪些措 施？
条件
选择合适的压强：20MPa~~~50MPa，有利
合 成
于氨的合成，该压强下进行生产，对动 力、材料、设备等来说正合适。
1、既然增大压强可提高反应速率，又可提高氨
的含量，那么在合成氨工业中压强是否越大越
好？
条件
2、既然降低温度有利于平衡向生成氨的方向移
动，那么在合成氨工业中温度是否越低越好？
条件
3、催化剂对化学平衡没有影响，在合成氨工业
中是否需要使用催化剂？ 条件
压强
NH3 /Mpa
含量/%
0.1 10 20 30 60 100
1:1 1:2 1:3 1:4 1:5 1:6
N2:H2
合成氨流程简图
合 成
压缩机
塔
氢氮混合气
水冷器 循环气体
氨 分 离 器
液 氨 循环压缩机
四、运用方法，解决实际问题
已知2SO2(g)+O2(g)
2SO3 (g)
(正反应为吸热反应）其实验数据见表
(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__SO2 (的3)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__。___ （3）__在生产中常用过量空气的原因是什么？
高中化学 1.2 氨的工业合成课件 鲁科版选修2
20~50 MPa 的压强
要点一
要点二
即时检测
典例导航 即时演练
反应 条件
对化学反 应速率的 影响
升高 温度
有利于增 大化学反 应速率
使用 催化剂
有利于增 大化学反 应速率
对平衡混合物中氨
含量(体积分数)的 合成氨条件的选择 影响
升高温度,化学反应速率
增大,但不利于提高平衡
不利于提高平衡混 合物中氨的含量
混合物中氨的含量,因此, 合成氨的温度要适宜,工 业上一般采用 500 ℃左
右的温度,在这个温度时, 铁触媒的活性也最大
工业上一般采用铁触媒,
没有影响
使反应能在较低温度下
较快进行
要点一
要点二
即时检测
典例导航 即时演练
【例1】 对3H2+N2 2NH3(正反应为放热的反应)的平衡体系, 下列说法正确的是( )
A.在容积、温度不变时,充入Ne,压强增大,平衡向正反应方向移
动
B.升高温度,v(正)、v(逆)都增大,增大的程度是v(逆)<v(正)
C.分离出氨,平衡向正反应方向移动,v(正)增大
D.增大N2的物质的量,H2的转化率增大,N2的转化率减小 解析：增大组分浓度、增大压强、升高温度,v(正)、v(逆)都增大,
要点一
要点二
即时检测
典例导航 即时演练
2.合成氨的适宜条件。
反应 条件
增大 压强
对化学反 应速率的 影响
有利于增 大化学反 应速率
对平衡混合物中氨
含量(体积分数)的 合成氨条件的选择 影响
增大压强,有利于氨的合
有利于提高平衡混 合物中氨的含量
成,但需要的动力大,对材 料、设备等要求也高,因 此,工业上一般采用
高中化学第一单元走进化学工业1.2人工固氮技术mdashmdash合成氨课件新人教版选修2
大量的氮气和氢气未反应。为了充分利用原料,要把氨及时分离出
来,使未反应的原料气重新得到利用。
1
2
3
4
5
1工业上用氢气和氮气合成氨,氢气的主要来源是(
)
A.水和燃料
B.电解水
C.锌和稀硫酸 D.液化空气
解析：B、C项生产H2成本太高,不符合实际;D项空气中不含有H2,
通过液化得不到H2。
答案：A
1
1.能记住工业合成氨的基本原理、基本生产过程以及合成氨工
业的发展。
2.能记住工业获得合成氨的大量廉价原料气的方法,能说出合成
氨原料气循环利用的原理和重要意义。
3.能说出工业合成氨与环境的关系。
一
二
三
一、合成氨的反应原理
1.反应的化学方程式
工业合成氨反应的化学方程式:N2+3H2
2NH3。
2.反应的特点
2
3
4
5
2如图是合成氨的简要流程示意图,x路线上送回合成塔的物质是
(
)
A.催化剂
B.N2和H2
C.只有N2
D.只有H2
解析：工业上将未反应的N2、H2通过循环压缩机送回合成塔循环
利用。
答案：B
1
2
3
4
3合成氨反应的正反应是气体分子数减小的放热反应,合成氨工业
的工艺流程如下:
下列关于合成氨工业的说法中不正确的是(
化剂作用下合成氨。
(2)氨的分离:从合成塔出来的混合气体通过冷凝器使氨液化,从
而将氨分离出来。
合成塔出来的混合气体中约含15%(体积分数)的氨,分离出氨后
为什么要进行循环操作?
提示①合成氨反应转化率低,从合成塔出来的混合气体中氮气和
来,使未反应的原料气重新得到利用。
1
2
3
4
5
1工业上用氢气和氮气合成氨,氢气的主要来源是(
)
A.水和燃料
B.电解水
C.锌和稀硫酸 D.液化空气
解析：B、C项生产H2成本太高,不符合实际;D项空气中不含有H2,
通过液化得不到H2。
答案：A
1
1.能记住工业合成氨的基本原理、基本生产过程以及合成氨工
业的发展。
2.能记住工业获得合成氨的大量廉价原料气的方法,能说出合成
氨原料气循环利用的原理和重要意义。
3.能说出工业合成氨与环境的关系。
一
二
三
一、合成氨的反应原理
1.反应的化学方程式
工业合成氨反应的化学方程式:N2+3H2
2NH3。
2.反应的特点
2
3
4
5
2如图是合成氨的简要流程示意图,x路线上送回合成塔的物质是
(
)
A.催化剂
B.N2和H2
C.只有N2
D.只有H2
解析：工业上将未反应的N2、H2通过循环压缩机送回合成塔循环
利用。
答案：B
1
2
3
4
3合成氨反应的正反应是气体分子数减小的放热反应,合成氨工业
的工艺流程如下:
下列关于合成氨工业的说法中不正确的是(
化剂作用下合成氨。
(2)氨的分离:从合成塔出来的混合气体通过冷凝器使氨液化,从
而将氨分离出来。
合成塔出来的混合气体中约含15%(体积分数)的氨,分离出氨后
为什么要进行循环操作?
提示①合成氨反应转化率低,从合成塔出来的混合气体中氮气和
2021-2022年高二化学课件及试卷：合成氨工业、反应速率图像
重点掌握：
1.了解化学反应速率的调控在生产、生活和科学研究领域 中的重要作用（以合成氨为例）。 2.结合图像理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等 ）对化学反应速率的影响
1
知识梳理
1.反应特点
N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) 2.合成氨条件的理论分析
反
ΔH<0
ΔS<0
应 对化学反应速率 对平衡混合物中NH3
条 的影响
的含量的影响
合成氨条件的选择
件
增
压强增大，有利于氨的合成，但需要
大 有利于增大化学 有利于提高平衡混 的动力大，对材料、设备等的要求高，
压 反应速率 强
合物中NH3的含量 因此，工业上一般采用2×107～ 5×107 Pa的压强
有利于增 升高
大化学反 温度
应速率
温度升高，化学反应速率增大，但不利于 不利于提高平 衡混合物中 提高平衡混合物中NH3的含量，因此合成氨
时温度要适宜，工业上一般采用700 K左右 NH3的含量 的温度(因为该温度时，催化剂的活性最大)
使用 有利于增 催化 大化学反 剂 应速率
没有影响
催化剂的使用不能使平衡发生移动，但能 缩短反应达到平衡的时间，工业上一般选 用铁做催化剂，使反应在尽可能低的温度 下进行
2
解题探究
123 4
题组一 合成氨工业的理论分析 1.下列有关合成氨工业的叙述，可用勒·夏特列原理来解释的 是( ) A.使用铁做催化剂，可提高合成氨反应的速率 B.高压比常压条件更有利于合成氨的反应 C.500 ℃左右比室温更有利于合成氨的反应 D.合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率
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第4节 化学反应条件的优化——工业合成氨
栏目 导引
第2章 化学反应的方向、限度与速率
(1)有利于加快合成氨反应速率的措施有哪些？ (2)有利于合成氨反应平衡正向移动的措施有哪些？ 答案：(1)增大反应物浓度，升高温度，增大压强，使用催化剂 等。 (2)增大反应物浓度，及时分离出生成物，降低温度，增大压强 等。
栏目 导引
第2章 化学反应的方向、限度与速率
化学反应适宜条件选择的理论分析
外界 条件
浓度
有利于速率 高的条件控
增大反应物 的浓度
有利于平衡右移 的条件控制
综合分析结果
增大反应物的浓
增大反应物的浓 度、减小产物的浓
度、减小产物的浓 度，不断地补充反
度
应物，及时地分离
出产物
栏目 导引
第2章 化学反应的方向、限度与速率
外界 有利于速率提 有利于平衡右移 条件 高的条件控制 的条件控制
高压(有气体 参加)
ΔV(g)＜0 高压
ΔV(g)＞0
在设备条件允许的 前提下，尽量采取 高压 兼顾速率和平衡，
低压
选取适宜的压强
栏目 导引
第2章 化学反应的方向、限度与速率
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，而压强无此作 用
栏目 导引
第2章 化学反应的方向、限度与速率
3．在容积相同的四个密闭容器中，分别充入下列四组混合气体， 并加入适当的催化剂，在 673 K 时建立化学平衡，H2 的转化率 由大到小的顺序是______________________________。 ①1 mol N2＋3 mol H2 ②2 mol N2＋3 mol H2 ③1 mol N2＋4 mol H2 ④1 mol N2＋4 mol H2＋0.5 mol NH3
第2章 化学反应的方向、限度与速率
(1)有利于加快合成氨反应速率的措施有哪些？ (2)有利于合成氨反应平衡正向移动的措施有哪些？ 答案：(1)增大反应物浓度，升高温度，增大压强，使用催化剂 等。 (2)增大反应物浓度，及时分离出生成物，降低温度，增大压强 等。
栏目 导引
第2章 化学反应的方向、限度与速率
化学反应适宜条件选择的理论分析
外界 条件
浓度
有利于速率 高的条件控
增大反应物 的浓度
有利于平衡右移 的条件控制
综合分析结果
增大反应物的浓
增大反应物的浓 度、减小产物的浓
度、减小产物的浓 度，不断地补充反
度
应物，及时地分离
出产物
栏目 导引
第2章 化学反应的方向、限度与速率
外界 有利于速率提 有利于平衡右移 条件 高的条件控制 的条件控制
高压(有气体 参加)
ΔV(g)＜0 高压
ΔV(g)＞0
在设备条件允许的 前提下，尽量采取 高压 兼顾速率和平衡，
低压
选取适宜的压强
栏目 导引
第2章 化学反应的方向、限度与速率
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，而压强无此作 用
栏目 导引
第2章 化学反应的方向、限度与速率
3．在容积相同的四个密闭容器中，分别充入下列四组混合气体， 并加入适当的催化剂，在 673 K 时建立化学平衡，H2 的转化率 由大到小的顺序是______________________________。 ①1 mol N2＋3 mol H2 ②2 mol N2＋3 mol H2 ③1 mol N2＋4 mol H2 ④1 mol N2＋4 mol H2＋0.5 mol NH3
工业合成氨
因为N 因为 2在催化剂表面的吸附是总反应中最难 发生的步骤，适当提高N 发生的步骤，适当提高 2的比例更有利于提 高化学反应速率。 高化学反应速率。
合成氨的适宜条件
外部条件 压强 温度 催化剂 浓度 工业合成氨的适宜条件 根据反应器可使用的钢材质量及综合指 标来选择压强（ × 标来选择压强（1×107～1×108 Pa） × ） 700K左右 左右 铁催化剂（ 铁催化剂（ 700K） ） N2和H2的物质的量比为 ：2.8的投料比 的物质的量比为1： 的投料比 的投料比, 并及时从混合气中分离出氨气
轻松演练 例3、合成氨所需的 2可由煤和水蒸气反应而 、合成氨所需的H 制得，其中一步的反应为： 制得，其中一步的反应为：
CO(g)+H2O（g） CO2(g)+H2(g)（正反应放 （ ） （ 下列措施中，能提高CO转化率的是 热），下列措施中，能提高 转化率的是
（BD） A、增大压强 B、降低温度 、 、 C、增大水蒸气浓度 D、增大CO浓度 、增大 、 浓度
合成氨物料浓度的选择
假如现在你是合成氨的厂长， 假如现在你是合成氨的厂长，你会 选择增大N 的浓度，还是增大H 的浓度， 选择增大N2的浓度，还是增大H2的浓度， 还是同时增大它们的浓度来提高氨的含 说出你的理由。 量？说出你的理由。
合成氨物料浓度的选择
实验研究表明合成氨工业中选择 n（N2 ） ：n（H2）=1:2.8 （ （ 为什么呢？ 为什么呢？
【交流与研讨 】
N2(g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) 已知298K时，△H= - 92.2 kJ·mol-1 已知 时 △S= - 198.2J·K-1·mol-1 K = 4.1×106(mol·L-1)-2 × 请根据正反应的焓变和熵变分析298K 298K下合成 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？ 氨反应能否自发进行？ △H-T △S = -33.14 kJ·mol-1 2、观察合成氨的反应，说明合成氨反应的特点。 、观察合成氨的反应，说明合成氨反应的特点。 ①可逆反应 ② 熵减小的反应 ③正反应是 一个放热反应 ④ 正反应气态物质系数减小 3、利用化学平衡移动知识分析什么条件有利 、 于合成氨。 于合成氨。
合成氨的适宜条件
外部条件 压强 温度 催化剂 浓度 工业合成氨的适宜条件 根据反应器可使用的钢材质量及综合指 标来选择压强（ × 标来选择压强（1×107～1×108 Pa） × ） 700K左右 左右 铁催化剂（ 铁催化剂（ 700K） ） N2和H2的物质的量比为 ：2.8的投料比 的物质的量比为1： 的投料比 的投料比, 并及时从混合气中分离出氨气
轻松演练 例3、合成氨所需的 2可由煤和水蒸气反应而 、合成氨所需的H 制得，其中一步的反应为： 制得，其中一步的反应为：
CO(g)+H2O（g） CO2(g)+H2(g)（正反应放 （ ） （ 下列措施中，能提高CO转化率的是 热），下列措施中，能提高 转化率的是
（BD） A、增大压强 B、降低温度 、 、 C、增大水蒸气浓度 D、增大CO浓度 、增大 、 浓度
合成氨物料浓度的选择
假如现在你是合成氨的厂长， 假如现在你是合成氨的厂长，你会 选择增大N 的浓度，还是增大H 的浓度， 选择增大N2的浓度，还是增大H2的浓度， 还是同时增大它们的浓度来提高氨的含 说出你的理由。 量？说出你的理由。
合成氨物料浓度的选择
实验研究表明合成氨工业中选择 n（N2 ） ：n（H2）=1:2.8 （ （ 为什么呢？ 为什么呢？
【交流与研讨 】
N2(g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) 已知298K时，△H= - 92.2 kJ·mol-1 已知 时 △S= - 198.2J·K-1·mol-1 K = 4.1×106(mol·L-1)-2 × 请根据正反应的焓变和熵变分析298K 298K下合成 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？ 氨反应能否自发进行？ △H-T △S = -33.14 kJ·mol-1 2、观察合成氨的反应，说明合成氨反应的特点。 、观察合成氨的反应，说明合成氨反应的特点。 ①可逆反应 ② 熵减小的反应 ③正反应是 一个放热反应 ④ 正反应气态物质系数减小 3、利用化学平衡移动知识分析什么条件有利 、 于合成氨。 于合成氨。
化工工艺学合成氨课件
化工工艺学合成氨课件
图3-34 以重油为原料合成氨流程
第13页
3.2.2 原料气制备
•
合成氨中原料气中氢氢气碳比是：由表含示碳某种燃原料料转与化水
得到。
蒸气反应时释放氢比从水中
•
现在工业上采取天然释放气氢（轻包易含程度油。田气）、
炼厂气、焦炉气、石脑油、重油、焦炭和煤生
产合成氨。这些原料均可看做是有不一样氢碳
我国合成氨装置是大、中、小规模并存格局， 总生产能力为4260万t/a。
大型合成氨装置有30套，设计能力为900万
t/a，实际生产能力为1000万t/a；
中型合成氨装置有55套，生产能力为460万
t/a；
小型合成氨装置有700多套，生产能力为
2800万t/a。
❖我国产量为4222万吨，居世界第一。
化工工艺学合成氨课件
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第18页
一、烃类蒸气转化法
• ①催化剂活性组分、助催化剂和载体
• a活性组分：从性能和经济方面考虑，活 性组分，镍为最正确，含量在4%~30%较 为适宜。
• b助催化剂：提升镍活性、延长寿命和 增加抗析碳能力。可加入MgO作助催化剂。
• c镍催化剂载体：使镍高度分散、晶料变 细、抗老化和抗析碳等作用。惯用有氧化 铝、氧化镁、氧化钾、氧化钙、氧化铬、 氧化钛和氧化钡等。
化工工艺学合成氨课件
第33页
二、重油部分氧化法
• 2、反应条件 • 反应温度：1200~1370℃ • 反应压力：3.2~8.37MPa • 催化剂：无 • 水蒸气用量：每吨原料加水蒸气400~500kg • 水蒸气作用： • （1）起气化剂作用。 • （2）能够缓冲炉温及抑制析碳反应。
工业合成氨
1. 合成氨工业(1)简要流程(2)原料气的制取N2：将空气液化、蒸发分离出N2或将空气中的O2与碳作用生成CO2，除去CO2后得N2。
H2：用水和燃料(煤、焦炭、石油、天然气)在高温下制取。
用煤和水制H2的主要反应为：(3)制得的H2、N2需净化、除杂质，再用压缩机制高压。
(4)氨的合成：在适宜条件下，在合成塔中进行。
(5)氨的分离：经冷凝使氨液化，将氨分离出来，提高原料的利用率，并将没有完全反应的N2和H2循坏送入合成塔，使之充分利用。
2.合成氨条件的选择(1)合成氨反应的特点：合成氨反应是一个放热的、气体总体积缩小的可逆反应：(2)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要最大限度的提高平衡混合物中氨气的含量。
(3)合成氨条件选择的依据: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。
反应条件对化学反应速率的影响对平衡混合物中NH3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NH3的产量压强增大，有利于氨的合成，但需要的动力大，对材料、设备等的要求高，因此，工业上一般采用20MPa—50MPa的压强升高温度有利于增大化学反应速率不利于提高平衡混合物中NH3的产量温度升高，化学反应速率增大，但不利于提高平衡混合物中NH3的含量，因此合成氨时温度要适宜，工业上一般采用500℃左右的温度(因该温度时，催化剂的活性最强)使用催化剂有利于增大化学反应速率没有影响催化剂的使用不能使平衡发生移动，但能缩短反应达到平衡的时间，工业上一般选用铁触媒作催化剂，使反应在尽可能低的温度下进行。
○1温度：500℃左右○2压强：20MPa—50MPa ○3催化剂：铁触媒除此之外，还应及时将生成的氨分离出来，并不断地补充原料气，以有利合成氨反应。
(6)合成氨生产示意图3.解化学平衡题的几种思维方式(1)平衡模式思维法(三段思维法)化学平衡计算中，依据化学方程式列出“起始”“变化”“平衡”时三段各物质的量(或体积、或浓度)，然后根据已知条件建立代数式等式而进行解题的一种方法。
高二化学合成氨工业PPT教学课件
液化，蒸发 N2 N2:空气
O2+C CO2 N2 H2:水，燃料（煤，石油，天数气）
C+H2O(g)=CO+H2 CO+H2O(g)=CO2+H2
B 净化：清除杂质，防止催化 剂“中毒”
C压缩
2 氨的合成 3 氨的分离Leabharlann 影响化学平衡的因素有哪些？
一、浓度
在其它条件不变的情况下，增大 反应物的浓度或减小生成物的浓 度，都可以使平衡向着正反应的 方向移动；增大生成物的浓度或 减小反应物的浓度，都可以使平 衡向着逆反应的方向移动。
二、压强
在其它条件不变的情况下，增大 压强会使化学平衡向着气体体积 缩小的方向移动；减小压强，会 使平衡向着气体体积增大的方向 移动。
复习
影响化学反应速度的因素有哪些？ 温度，浓度，压强，催化剂
温度 浓度 压强
越大，速度越快
在一个密闭容器中放入2molSO2和 1molO2,画出正反应和逆反应的速 率——时间曲线
V
V正
V逆
0
t
化学平衡的定义：
在一定条件下的可逆反应里，正 反应和逆反应的速率相等时，反应 混合物中各组成成分的百分含量保 持不变的状态。
30MPa
89.9 71.0 47.0 26.4 * 13.8
60MPa
95.4 84.2 65.2 42.2 23.1
一 选择合成氨的适宜条件
压强：20MPa—50MPa 温度：500°C 催化剂：铁触媒
循环操作过程（N2与H2浓度比 为1：3）
二 合成氨工业简述：
1原料气的制备，净化和压缩： Ａ制备：
反应的特点：正反应是体积缩小的放热反应
达到平衡时混合气中氨的含量（体积百分数）
O2+C CO2 N2 H2:水，燃料（煤，石油，天数气）
C+H2O(g)=CO+H2 CO+H2O(g)=CO2+H2
B 净化：清除杂质，防止催化 剂“中毒”
C压缩
2 氨的合成 3 氨的分离Leabharlann 影响化学平衡的因素有哪些？
一、浓度
在其它条件不变的情况下，增大 反应物的浓度或减小生成物的浓 度，都可以使平衡向着正反应的 方向移动；增大生成物的浓度或 减小反应物的浓度，都可以使平 衡向着逆反应的方向移动。
二、压强
在其它条件不变的情况下，增大 压强会使化学平衡向着气体体积 缩小的方向移动；减小压强，会 使平衡向着气体体积增大的方向 移动。
复习
影响化学反应速度的因素有哪些？ 温度，浓度，压强，催化剂
温度 浓度 压强
越大，速度越快
在一个密闭容器中放入2molSO2和 1molO2,画出正反应和逆反应的速 率——时间曲线
V
V正
V逆
0
t
化学平衡的定义：
在一定条件下的可逆反应里，正 反应和逆反应的速率相等时，反应 混合物中各组成成分的百分含量保 持不变的状态。
30MPa
89.9 71.0 47.0 26.4 * 13.8
60MPa
95.4 84.2 65.2 42.2 23.1
一 选择合成氨的适宜条件
压强：20MPa—50MPa 温度：500°C 催化剂：铁触媒
循环操作过程（N2与H2浓度比 为1：3）
二 合成氨工业简述：
1原料气的制备，净化和压缩： Ａ制备：
反应的特点：正反应是体积缩小的放热反应
达到平衡时混合气中氨的含量（体积百分数）
工业合成氨ppt课件演示文稿
ν =κC(N2)C1.5(H2)C-1(NH3)
请根据关系式分析：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提 高反应速率？
增大反应物浓度，减小生成物浓度
3、请你根据下表所给的数据分析催化 剂对合成氨反应速率的影响：
条件 Ea /KJ· mol-1 k(催)/k(无)
无催化剂
使用Fe催化剂
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）。
3、用不用催化剂？
分析: 经济效益和社会效益要求化学反应速 率要快,原料的利用率要高，单位时间内 的产量要高。
实际生产中选用铁为主体的多成 分催化剂（铁触媒），它在700K时 活性最高。
4、浓度怎么定？ N2 和 H2的比例怎么定？
练一练
1、合成氨所需的H2可由煤和水蒸气反应 制得，其中一步反应为： 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
2.对于反应: 2SO2(g)+O2 (g)
2SO3 (g)
b、选择合适的温度：该温度是催化剂活 性最大的温度； c、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。
高考链接
1.(2007宁夏）一定条件下，合成氨反应达到平 衡时，测得混合气体中氨气的体积分数为 20. 0%，与反应前的体积相比，反应后气 体体积缩小的百分率是 ( ) A A 16.7% B 20.0% C 80.0% D 83.3%
自发
分析合成氨反应的特点：
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H ＝-9Fra bibliotek.2kJ/mol