鲁科版高中华学化学反应原理选修化学反应条件的优化工业合成氨课件

鲁科版高中华学化学反应原理选修化学反应条件的优化工业合成氨（鲁科版）化学反应原理（选修）（鲁科版）化学反应原理（选修）鲁科版高中华学化学反应原理选修化学反应条件的优化工业合成氨化工生产过程中反应条件的优化化工生产过程中反应条件的优化反应条件优化的目的：反应条件优化的目的：降低生产成本，提高经济效益降低生产成本，提高经济效益化学反应限度化学反应限度化学反应速率化学反应速率生产效益生产效益生产效率生产效率生产设备等投资成本生产设备等投资成本经济效益经济效益鲁科版高中华学化学反应原理选修化学反应条件的优化工业合成氨分析：分析：合成氨的反应特点合成氨的反应特点合成氨反应是一个可逆反应：合成氨反应是一个可逆反应：N2+3H2 2NH3。已知已知298K时：时：H=-92.2KJmol-1 S=-198.2JK-1mol-1_反应反应正反应为正反应为_ 反应反应正反应为气体体积正反应为气体体积 _ 的反应的反应反应特点反应特点可逆可逆放热放热减小减小一、合成氨反应的限度一、合成氨反应的限度(课本课本P65)鲁科版高中华学化学反应原理选修化学反应条件的优化工业合成氨1.1.请根据正反应的焓变和熵变分析在请根据正反应的焓变和熵变分析在298298K K下合成氨反下合成氨反应能否自发进行？应能否自发进行？反应能自发进行反应能自发进行合成氨反应是一个可逆反应：合成氨反应是一个可逆反应：N2+3H2 2NH3。已知已知298K时：时：H=-92.2KJmol-1 S=-198.2JK-1mol-1(课本课本P65)H-TS=-92.2KJmol-1-298K(-198.2JK-1mol-1)10-3KJJ-1=-33.1KJmol-10鲁科版高中华学化学反应原理选修化学反应条件的优化工业合成氨2.2.请同学们根据合成氨反应的特点，利用请同学们根据合成氨反应的特点，利用影响影响化学平化学平衡移动衡移动的因素的因素，分析什么条件，分析什么条件有利于氨有利于氨的合成的合成？温、温、压有利于化学平衡正向移动，压有利于化学平衡正向移动，N2、H2浓度比为浓度比为 有利于化学平衡正向移动。有利于化学平衡正向移动。高高低低1：3合成氨反应是一个可逆反应：合成氨反应是一个可逆反应：N2+3H2 2NH3。已知已知298K时：时：H=-92.2KJmol-1 S=-198.2JK-1mol-1(课本课本P65)从反应限度的角度分析：从反应限度的角度分析：合成氨的合成氨的反应条件反应条件鲁科版高中华学化学反应原理选修化学反应条件的优化工业合成氨鲁科版高中华学化学反应原理选修化学反应条件的优化工业合成氨1 1、结合影响反应速率的因素，结合影响反应速率的因素，你认为通过控你认为通过控制什哪些反应制什哪些反应条件条件来提高合成氨反应的速率？来提高合成氨反应的速率？(1)温度：温度：升高温升高温度度(2)压强：压强：增大压增大压强强(3)浓度：浓度：增大反应物浓度增大反应物浓度(4)催化剂：催化剂：使用催化剂使用催化剂二、合成氨反应的速率二、合成氨反应的速率(课本课本P66)鲁科版高中华学化学反应原理选修化学反应条件的优化工业合成氨2 2、实验表明，在特定条件下，合成氨反应的、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：速率与反应的物质的浓度的关系为：=C(N2)C1.5(H2)C-1(NH3)请你根据关系式分析：各物质的请你根据关系式分析：各物质的浓度浓度对对反反应速应速率有哪些影响？可以采取哪些措施来提高反应率有哪些影响？可以采取哪些措施来提高反应速率？速率？增大增大N2、H2浓度浓度,将将氨氨及时从混合气中分离出去及时从混合气中分离出去二、合成氨反应的速率二、合成氨反应的速率(课本课本P66)鲁科版高中华学化学反应原理选修化学反应条件的优化工业合成氨3 3、请你根据下表所给的数据分析催化剂对合、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：成氨反应速率的影响：催化剂对合成氨反应速率的影响催化剂对合成氨反应速率的影响条件条件Ea/KJmol-1K(催催)/K(无无)无催化剂无催化剂3353.41012(700k)使用使用FeFe催化剂催化剂167 使用催化剂可使合成氨反应的速率提高上使用催化剂可使合成氨反应的速率提高上万亿万亿倍。倍。鲁科版高中华学化学反应原理选修化学反应条件的优化工业合成氨1 1、根、根据合成氨反应的特点据合成氨反应的特点，应分别采取什么，应分别采取什么措施提高反应的平衡转化率和反应速率措施提高反应的平衡转化率和反应速率？请？请填写下表填写下表生成氨的浓度生成氨的浓度反应物的浓度反应物的浓度催化剂催化剂温度温度压强压强速率分析速率分析平衡分析平衡分析使使NH3生成生成的快的快使使NH3生成生成的多的多外界条件外界条件高压高压高压高压低温低温高温高温使用使用无影响无影响增大浓度增大浓度增大浓度增大浓度减小浓度减小浓度三、合成氨的适宜条件三、合成氨的适宜条件减小浓度减小浓度鲁科版高中华学化学反应原理选修化学反应条件的优化工业合成氨2 2、既然增大压强既可提高反应速率，又可、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提高氨的产量，那么在合成氨工业中压强是否越大越好？否越大越好？1 1、既然降低温度有利于平衡向生成氨的方、既然降低温度有利于平衡向生成氨的方向移动，那么生产中是否温度越低越好？向移动，那么生产中是否温度越低越好？3 3、在合成氨工业中要使用催化剂，既然催、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，为什么化剂对化学平衡的移动没有影响，为什么还要使用呢？还要使用呢？鲁科版高中华学化学反应原理选修化学反应条件的优化工业合成氨2 2、请你尝试为合成氨选择适宜条件、请你尝试为合成氨选择适宜条件合成氨适宜条件合成氨适宜条件催化剂催化剂_温度温度_根据设备动力选择压强根据设备动力选择压强_N2、H2投料比投料比_及时分离及时分离_铁铁700K左右左右(催化剂的活性温度催化剂的活性温度)1107 1108Pa1:2.8氨气氨气阅读课本阅读课本P67-68P67-68鲁科版高中华学化学反应原理选修化学反应条件的优化工业合成氨已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H0其实验数据见表(1)应选用的温度是_。应采用的压强是_，理由是_。450常压常压因为常压下因为常压下SO2的转化率已经很高，若采用较大压强，的转化率已经很高，若采用较大压强，SO2的转化率的转化率提高很少，但需要的动力更大，对设备的要求更高提高很少，但需要的动力更大，对设备的要求更高鲁科版高中华学化学反应原理选修化学反应条件的优化工业合成氨