工业合成氨ppt课件演示文稿

请利用化学平衡移动的知识分析:
什么条件有利于合成氨？
1、降低温度 2、增大压强
3、氮气和氢气的体积比 1：3
二、合成氨反应的速率
【交流·研讨】
课本P66
源自文库
1、你认为可以通过控制那些反应条件来 提高合成氨反应的速率？T,C,P,催 2、实验研究表明，在特定条件下，合成 氨反应的速率与各物质的浓度的关系为:
335
167
3.4×1012 (700k)
使用催化剂可使合成氨反应的速率提 高上万亿倍。
请利用化学反应速率的知识分析: 什么条件有利于合成氨？
1.升高温度 2.增大压强 3.增大反应物浓度 4.使用催化剂 5.增大 N2、H2 浓度,将氨及时从 混合气体中分离出去
三、合成氨的适宜条件
外界条件
速率分析 平衡分析
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%
第四节
化学反应条件的优化 ---工业合成氨
一、合成氨反应的限度
【交流· 研讨】
合成氨反应: N2(g)+3H2(g)
课本P65
2NH3(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？
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
（阅读课本67-68页）
增大反应物的浓度可以增大反应速率，减小 生成物的浓度可以使平衡正向移动。氮气和氢气 的物质的量比为1 ：3时，平衡转化率最大，但是 实验测得适当提高 N2的浓度，即 N2和 H2的物质 的量比为1 ：2.8时，更能促进氨的合成。
实际生产中的处理方法：及时将气态氨 冷却液化分离出去；及时将氮气和氢气循环 利用，使其保持一定的浓度。即 N2 和 H2 的 物质的量比为 1：2.8
2、已知 2SO2(g)+O2(g) 验数据见表（高考题）
2SO3 (g) △H＜0其实
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。 _______________________________________
研讨的结果
外部条件 压强 工业合成氨的适宜条件
根据反应器使用的钢材质量及综合 指标来选择压强（低、中、高）
温度 催化剂
浓度
适宜温度：700K左右
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
【小结· 反思】
工业上利用某可逆反应生产产品时： a、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；
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？
下列判断正确的是( BC ) 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.
压强 高压 高温 温度 使用 催化剂 反应物的浓度 增大浓度 生成物氨的浓度 减小浓度
高压 低温 无影响 增大浓度 减小浓度
分析：
1、压强怎么选？
①合成氨反应是气体的物质的量减小的反应， 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、压缩 H2 和 N2所需要的动力越大，因此选择压强应符 合实际科学技术。
自发
分析合成氨反应的特点：
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H ＝-92.2kJ/mol
△S = -198.2J· K-1· mol-1
①可逆反应 ②熵减小的反应 ③正反应气体的物质的量减小 ④正反应是298K时自发的放热反应
NH3% 0.6 0.5
0.4
0.3
0.2
0.1 1:1 1:2 1:3 1:4 1:5 1:6 n(N2:H2)
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1×107——1×108Pa之间。
2、温度怎么选择？ 分析：
①因为正反应是放热反应，所以降低温度有 利于平衡正向移动。 ②但是温度越低，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活性才最大。
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)