高中化学《化学反应条件的优化——工业合成氨》精品课件

98.9%
99.2%
99.6%
99.7%
500℃ 85.5%
92.9%
94.9%
97.7%
98.3%
（1）从理论上分析，为了使二氧化硫尽可能转化为三氧化 硫，
可控制的条件是 （高、低？）温， （高、低？）压
（2）实际生产中，选定400℃～500℃作为操作温度其原因
Baidu Nhomakorabea
是
。
（3）实际生产中，采用的压强为常压，其原因是
温度 温度越高,反应速 升高温度,平衡向吸
率越大
热反应方向移动
催化剂 催化剂加快反应速 率
反应物浓 反应物浓度越大,反 度 应速率越大
催化剂对平衡无影响
增大反应物浓度,平 衡正向移动
【学以致用】 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H= -
合成9氨2.2K的J·m适ol-1宜条件的选择
外界条件 压强
【数据支持】
催化剂对合成氨反应速率的影响
条件
Ea /KJ.mol- k(催)/k(无)反应
1
速率常数
无催化剂 使用Fe催化剂
335
3.4×1012(700
k) 167
使用催化剂可使合成氨反应 的速率提高上万亿倍。
3、温度怎么选择？
3组展示、6组进行评价补充。
研讨的结果 课本68页第二自然段
外部条件 工业合成氨选择的适宜条件 压强
讨论结束后，
1、2、3组分 别展示第1、2 3个问题答案； 4、5、6组分 别对1、2、3 组进行评价补 充。
3、 催化剂对化学平衡的移动 没有影响， 在合成氨工业中要
温度怎么选择？
不要使用催化剂，为什么？
1、压强怎么选？
1组展示、4组进行评价补充。
2、用不用催化剂？
2组展示、5组进行评价补充。
（3）氮气和氢气投料比为什么是 1:2.8 ?
（4）氮气氢气为什么循环使用？
研讨的结果 表四
条件 压强
工业合成氨的适宜条件 高压 107-108Pa
催化剂 使用铁触媒作催化剂
温度 浓度
适宜温度 700K左右
氮气和氢气投料比1:2.8 氨及时分离、氮气氢气循环利用
止油除
加 压
催雾去 化、气 剂水体
。
（4）在生产中，通入过量空气的目是
。
（5）尾气中有SO2必须回收是为了
。
作业： 1、 上网查找资料,了解目前的化学家 正在对合成氨进行哪些方面的研究？ 2、 学案《课后巩固区》
【信息支持】
合成氨反应是一个可逆反应: N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)
已知常温时: △H= -92.2KJ·mol-1 △S = -198.2J·K-1·mol-1
常温下合成氨反应的平衡常数K为４.１×１０６（mol·L-1)-
2
从反应条件的选择的角度分析: 你认为合成氨工业的发展方向是怎样的？
第4节化学反应条件的优化 -----工业合成氨
于1918年获诺贝尔化学奖
格哈德.埃特尔 于2007年诺贝尔化学奖
于1931年获诺贝尔化学奖
分析该反应的特点：
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
已知298K时: △H= -92.2KJ·mol-1 △S = -198.2J·K-1·mol-1
【问题】如果你是合成氨工厂的厂长 的话，工业生产时你主要考虑哪些问 题？
温度
催化剂
哈伯
900K
锇
现在
700K
铁
提出固氮酶活性中心的结构模型
卢嘉锡
迁移应用：已知2SO2(g)+O2(g)
△H＜0 其实验数据见表
不同压强SO2的转化率（%）
2SO3 (g)
1.01×105 5.05×105 1.01×106 5.05×106 1.01×107
Pa
Pa
Pa
Pa
Pa
450℃ 97.5%
催化剂
温度
？？
【信息支持】
实验研究表明，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 =κC(N2)C1.5(H2)C-
一定温度压强下、氮气、氢 气的投料比与平衡时氨气含
1(NH阅3)读课本第67页最后 【分析】一自然段至68页
量的关系 （1）各物质的浓度对反应速率有哪些影响？
（2）增大哪种反应物的浓度对反应速率影响更 大一些？氨为什么要及时分离？
中，中
毒防的
分抽 离离 液液 氨氨
合成氨车间外貌
【小结·反思】
工业生产中化学反应条件优化的原则：
*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；
*选择合适的温度：该温度是催化剂活性最大的温度； *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。
经济效益和社会效益
｛原料的利用率高 增大化学反应限度 单位时间内产率高 增大化学反应速率
另外还要考虑生产中的消耗能源、原料来源、 设备条件、环境保护等因素。
温 故
影响化学反应速率和化学平衡
知 新
的重要因素有哪些?
化学反应速率
化学平衡
气体压强 压强越大,反应速 增大压强,平衡向气体
率越大
体积减小的方向移动
增大反应速率
催化剂 温度
反应物的浓度
增大反应限度 平衡分析
【交流·研讨】
研讨的内容
研讨的问题 学习小组
1、既然增大压强既可提高反 应速率，又可提高氨的产量， 那么在合成氨工业中压强是否 越大越好？
压强怎么定？
2、既然降低温度有利于平衡 向生成氨的方向移动，那么生
要不要用催化
产中是否温度越低越好？
剂？