合成氨反应(20)
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2016/10/11
在2SO2(g) +O2(g) = 2SO3(g)中，V2O5的催化循环机理可 能为：V2O5氧化SO2时，自身被还原为四价钒化合物 （VO2）；四价钒化合物再被氧气氧化。 写出该催化循环机理的化学方程 式 ； （不必配平）。
SO2+V2O5=SO3+2VO2 4VO2+O2=2V2O5
合 成 氨 的 适 宜 条 件
选择合适的压强：2X107Pa~~~3X107Pa， 有利于氨的合成，该压强下进行生产， 对动力、材料、设备等来说正合适。 选择合适的温度：700K左右，提高反应 速率，又是合成氨催化剂的活性温度； 使用催化剂：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
（3）尽可能降低成本；如对耐高温设备所需材料的要求。 （4）符合绿色化学理念， 即注意环境保护，反应物利用率接近百分之百
预习检测5
预习检测：
1.影响反应速率的因素有哪些？能够使合成氨 反应速率加快的方法有哪些？ 2.影响化学平衡移动的条件有哪些？能够提高 氨气产率的ຫໍສະໝຸດ Baidu法有哪些？
3.工业合成氨的适宜条件？
2016/10/11
跟踪2 C
当堂检测
B B 向左 不改变
课后拓展
A组 1. C 2. A 3.（ 1）放 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)；△H＝－92.4kJ/mol （ 2）右 不 4. 66.7% 0.005（mol/L）2
B组 5. ABC > 6. 66.7% 7. 小于 小于 0.085mol 0.082mol 0.007mol•L-1•min-1 9. 0.075mol•L-1•min-1 10% < < < < 28. ⑴MnSO4； ⑵ 4.72×10-7； ⑶ 299 ⑷①K=0.1082/0.7842； ② K· k正；1.95×10-3 ③A点、E点
2016/10/11
2016/10/11
练一练：
1、氨的合成反应，生产中采用的适 宜条件是（ D ）。 A、低温、高压、适当的催化剂
B、高温、常压 C、尽可能高温、高压
D、适当的温度、适当的高压、适宜 催化剂
2016/10/11
练一练：
2．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
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 (C)充入过量N2 (B)充入过量H2 (D)升高温度
2016/10/11
易错题：
1.把下列四种X溶液，分别加进四个盛有10ml浓度为2 mol· l-1盐 酸的烧杯中，并都加水稀释至50ml，此时，X和盐酸缓慢地 进行反应，其中反应速率最大的是（ ） A.10 ml、2 mol· l-1 B.20 ml、2 mol· l-1 C.10 ml、4 mol· l-1 D.20 ml、 3 mol· l-1 D
2016/10/11
练一练：
3、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
2016/10/11
D、增大CO浓度
巩固练习：
浓度：及时补充N2、H2；将氨气液化后 及时分离出来，所得原料气（过量N2、 H2）循环使用
5.合成氨的工业流程
原料气制取 净化 压缩 合成 分离 （造气） （净化） （合成氨） 液氨
合成氨流程简图
合 成 压缩机 塔 氨 分 离 器
氢氮混合气
水冷器
循环气体
液 氨 循环压缩机
一、合成氨条件的选择
1.压强越大速率越大，平衡转化率越高，工业上为什么 不采用更高的压强？
压强越大，所需动力越大，对设备的要求越高，经济效 益越低 2.工业合成氨中为什么选用700K左右的温度？ 该温度下催化剂的活性最大，反应速率最快 3.工业合成氨中把氨气从混合气中分离出去的目的是什 么？怎样分离？ 提高N2、H2的转化率 液化之后分离 4.合成氨厂出口中氨含量一般为13%-14%工业生产中 采取怎样措施提高N2、H2的转化率的？ 液化分离出NH3后将混合气循环操作重新进入合成塔
第四节化学反应条件的优化 —工业合成氨
2016/10/11
课前预习答案
一、放；减小；降低；增大；1：3。 二、反应物；升高；增大；使用。 三、 使氨生产快（速 使氨生产多（平衡 率分析） 分析）
温度
压强 催化剂
升高温度
增大压强 使用催化剂
降低温度
增大压强 无影响
预习检测：D D A B C
学习目标：
2016/10/11
2008年山东卷）过二硫酸钾（K2S2O8）具有强氧化性， 可将I-氧化为I2: 通过改变反应途径Fe3+、Fe2+均可催化上述反应。试用离 子方程式表示Fe3+对上述反应催化的过程。______、 _______（不必配平）
Fe3++I- =Fe2++ I2
S2O82-+Fe2+=SO42-+Fe3+
例1.C
例2.D
例题3 450℃ （1）1.01x105 Pa(常压) 因为常压下SO2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。 （3）提高SO2的转化率
跟踪训练1：
在1.3×104kPa下，CO的转化率已经很高，如果增 加压强CO的转化率提高不大，而生产成本增加，
讨论总结： 结合工业合成氨反应条件的选择思考工业生产中 条件的选择应综合考虑哪些因素？
1.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 2.经济效益：如对耐高温设备所需材料的要求,原 反应热的综合利用等 3.符合绿色化学理念， 即注意环境保护，反应物利用率接近百分之百
料的价格，未转化合成气（N2和H2）的循环利用，
1.了解如何应用化学反应速率和化学平衡原理分析合 成氨的适宜条件。 2.了解应用化学反应原理分析化工生产条件的思路和 方法，体验实际生产条件的选择与理论分析的差异。
工业生产时主要考虑的因素？
（1）要使氨生成得更多（即提高平衡混合物里氨的含量）
——化学平衡问题 （2）要使氨生成得更快（即提高单位时间里氨的产量） ——化学反应速率问题
得不偿失。
2016/10/11
二、合成氨反应的相关计算
例4.在一定条件下,合成氨反应达到平衡后,混合
气体中NH3的体积占25%,若反应前后条件保持
不变,则反应后缩小的气体体积与原反应物体 积的之比是( A )
1 3 1 2
A
1 5
B
1 4
C
D
观察方程式的系数特点，该反应中气体减少的体积 与生成氨气的体积之间有何关系？
在2SO2(g) +O2(g) = 2SO3(g)中，V2O5的催化循环机理可 能为：V2O5氧化SO2时，自身被还原为四价钒化合物 （VO2）；四价钒化合物再被氧气氧化。 写出该催化循环机理的化学方程 式 ； （不必配平）。
SO2+V2O5=SO3+2VO2 4VO2+O2=2V2O5
合 成 氨 的 适 宜 条 件
选择合适的压强：2X107Pa~~~3X107Pa， 有利于氨的合成，该压强下进行生产， 对动力、材料、设备等来说正合适。 选择合适的温度：700K左右，提高反应 速率，又是合成氨催化剂的活性温度； 使用催化剂：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
（3）尽可能降低成本；如对耐高温设备所需材料的要求。 （4）符合绿色化学理念， 即注意环境保护，反应物利用率接近百分之百
预习检测5
预习检测：
1.影响反应速率的因素有哪些？能够使合成氨 反应速率加快的方法有哪些？ 2.影响化学平衡移动的条件有哪些？能够提高 氨气产率的ຫໍສະໝຸດ Baidu法有哪些？
3.工业合成氨的适宜条件？
2016/10/11
跟踪2 C
当堂检测
B B 向左 不改变
课后拓展
A组 1. C 2. A 3.（ 1）放 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)；△H＝－92.4kJ/mol （ 2）右 不 4. 66.7% 0.005（mol/L）2
B组 5. ABC > 6. 66.7% 7. 小于 小于 0.085mol 0.082mol 0.007mol•L-1•min-1 9. 0.075mol•L-1•min-1 10% < < < < 28. ⑴MnSO4； ⑵ 4.72×10-7； ⑶ 299 ⑷①K=0.1082/0.7842； ② K· k正；1.95×10-3 ③A点、E点
2016/10/11
2016/10/11
练一练：
1、氨的合成反应，生产中采用的适 宜条件是（ D ）。 A、低温、高压、适当的催化剂
B、高温、常压 C、尽可能高温、高压
D、适当的温度、适当的高压、适宜 催化剂
2016/10/11
练一练：
2．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
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 (C)充入过量N2 (B)充入过量H2 (D)升高温度
2016/10/11
易错题：
1.把下列四种X溶液，分别加进四个盛有10ml浓度为2 mol· l-1盐 酸的烧杯中，并都加水稀释至50ml，此时，X和盐酸缓慢地 进行反应，其中反应速率最大的是（ ） A.10 ml、2 mol· l-1 B.20 ml、2 mol· l-1 C.10 ml、4 mol· l-1 D.20 ml、 3 mol· l-1 D
2016/10/11
练一练：
3、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
2016/10/11
D、增大CO浓度
巩固练习：
浓度：及时补充N2、H2；将氨气液化后 及时分离出来，所得原料气（过量N2、 H2）循环使用
5.合成氨的工业流程
原料气制取 净化 压缩 合成 分离 （造气） （净化） （合成氨） 液氨
合成氨流程简图
合 成 压缩机 塔 氨 分 离 器
氢氮混合气
水冷器
循环气体
液 氨 循环压缩机
一、合成氨条件的选择
1.压强越大速率越大，平衡转化率越高，工业上为什么 不采用更高的压强？
压强越大，所需动力越大，对设备的要求越高，经济效 益越低 2.工业合成氨中为什么选用700K左右的温度？ 该温度下催化剂的活性最大，反应速率最快 3.工业合成氨中把氨气从混合气中分离出去的目的是什 么？怎样分离？ 提高N2、H2的转化率 液化之后分离 4.合成氨厂出口中氨含量一般为13%-14%工业生产中 采取怎样措施提高N2、H2的转化率的？ 液化分离出NH3后将混合气循环操作重新进入合成塔
第四节化学反应条件的优化 —工业合成氨
2016/10/11
课前预习答案
一、放；减小；降低；增大；1：3。 二、反应物；升高；增大；使用。 三、 使氨生产快（速 使氨生产多（平衡 率分析） 分析）
温度
压强 催化剂
升高温度
增大压强 使用催化剂
降低温度
增大压强 无影响
预习检测：D D A B C
学习目标：
2016/10/11
2008年山东卷）过二硫酸钾（K2S2O8）具有强氧化性， 可将I-氧化为I2: 通过改变反应途径Fe3+、Fe2+均可催化上述反应。试用离 子方程式表示Fe3+对上述反应催化的过程。______、 _______（不必配平）
Fe3++I- =Fe2++ I2
S2O82-+Fe2+=SO42-+Fe3+
例1.C
例2.D
例题3 450℃ （1）1.01x105 Pa(常压) 因为常压下SO2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。 （3）提高SO2的转化率
跟踪训练1：
在1.3×104kPa下，CO的转化率已经很高，如果增 加压强CO的转化率提高不大，而生产成本增加，
讨论总结： 结合工业合成氨反应条件的选择思考工业生产中 条件的选择应综合考虑哪些因素？
1.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 2.经济效益：如对耐高温设备所需材料的要求,原 反应热的综合利用等 3.符合绿色化学理念， 即注意环境保护，反应物利用率接近百分之百
料的价格，未转化合成气（N2和H2）的循环利用，
1.了解如何应用化学反应速率和化学平衡原理分析合 成氨的适宜条件。 2.了解应用化学反应原理分析化工生产条件的思路和 方法，体验实际生产条件的选择与理论分析的差异。
工业生产时主要考虑的因素？
（1）要使氨生成得更多（即提高平衡混合物里氨的含量）
——化学平衡问题 （2）要使氨生成得更快（即提高单位时间里氨的产量） ——化学反应速率问题
得不偿失。
2016/10/11
二、合成氨反应的相关计算
例4.在一定条件下,合成氨反应达到平衡后,混合
气体中NH3的体积占25%,若反应前后条件保持
不变,则反应后缩小的气体体积与原反应物体 积的之比是( A )
1 3 1 2
A
1 5
B
1 4
C
D
观察方程式的系数特点，该反应中气体减少的体积 与生成氨气的体积之间有何关系？