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） 化工生产过程中反应条件的优化反 应 条 件 优 化 的 目 的 ：降 低 生 产 成 本 ， 提 高 经 济 效 益化 学 反 应 限 度化 学 反 应 速 率 生 产 效 益生 产 效 率生 产 设 备 等 投 资 成 本经济效益 分 析 ： 合 成 氨 的 反 应 特 点合 成 氨 反 应 是 一 个 可 逆 反 应 ： N2+3H 2 2NH 3。已 知 298K时 ：H = -92.2KJmol-1 S= -198.2JK-1mol-1_反 应正 反 应 为 _ 反 应正 反 应 为 气 体 体 积 _ 的 反 应反应特点 可 逆 放 热 减 小一、合成氨反应的限度(课 本 P65) 1.请 根 据 正 反 应 的 焓 变 和 熵 变 分 析 在 298K下 合 成 氨 反应 能 否 自 发 进 行 ？反 应 能 自 发 进 行合 成 氨 反 应 是 一 个 可 逆 反 应 ： N2+3H 2 2NH 3。已 知 298K时 ：H = -92.2KJmol-1 S= -198.2JK-1mol-1(课 本 P65)H -TS= - 92.2KJmol-1-298K(-198.2JK-1mol-1) 10-3KJJ-1= -33.1KJmol-10 2.请 同 学 们 根 据 合 成 氨 反 应 的 特 点 ， 利 用 影 响 化 学 平衡 移 动 的 因 素 ， 分 析 什 么 条 件 有 利 于 氨 的 合 成 ？ 温 、 压 有 利 于 化 学 平 衡 正 向 移 动 ，N2、 H 2浓 度 比 为 有 利 于 化 学 平 衡 正 向 移 动 。高低 1：3合 成 氨 反 应 是 一 个 可 逆 反 应 ： N2+3H 2 2NH 3。已 知 298K时 ：H = -92.2KJmol-1 S= -198.2JK-1mol-1(课 本 P65)从 反 应 限 度 的 角 度 分 析 ： 合 成 氨 的 反 应 条 件 1、 结 合 影 响 反 应 速 率 的 因 素 ， 你 认 为 通 过 控制 什 哪 些 反 应 条 件 来 提 高 合 成 氨 反 应 的 速 率 ？(1)温 度 ： 升 高 温 度(2)压 强 ： 增 大 压 强(3)浓 度 ： 增 大 反 应 物 浓 度(4)催 化 剂 ： 使 用 催 化 剂二、合成氨反应的速率(课 本 P66) 2、 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 ： =C(N2)C1.5(H 2)C-1(NH 3)请 你 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 N2、 H 2浓 度 ,将 氨 及 时 从 混 合 气 中 分 离 出 去二、合成氨反应的速率(课 本 P66) 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 ：催 化 剂 对 合 成 氨 反 应 速 率 的 影 响条 件 Ea /KJmol-1 K(催 )/K(无 )无 催 化 剂 335 3.41012(700k)使 用 Fe催 化 剂 167 使 用 催 化 剂 可 使 合 成 氨 反 应 的 速 率 提 高 上万 亿 倍 。 1、 根 据 合 成 氨 反 应 的 特 点 ， 应 分 别 采 取 什 么措 施 提 高 反 应 的 平 衡 转 化 率 和 反 应 速 率 ？ 请填 写 下 表生 成 氨 的 浓 度反 应 物 的 浓 度催 化 剂温 度压 强 速 率 分 析平 衡 分 析 使 NH 3生 成 的 快使 NH 3生 成 的 多外 界 条 件 高 压 高 压低 温 高 温使 用无 影 响增 大 浓 度 增 大 浓 度减 小 浓 度三、合成氨的适宜条件减 小 浓 度 2、 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 ？1、 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 ？3、 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 ？ 2、 请 你 尝 试 为 合 成 氨 选 择 适 宜 条 件合成氨适宜条件 催 化 剂 _温 度 _根 据 设 备 动 力 选 择 压 强_N2、 H 2投 料 比 _及 时 分 离 _铁700K左 右 (催 化 剂 的 活 性 温 度 )1 107 1 108Pa1:2.8氨 气阅 读 课 本 P67-68 已 知 2SO2(g)+O2(g) 2SO3 (g) H 0其 实 验 数 据 见 表(1) 应 选 用 的 温 度 是 _。(2)应 采 用 的 压 强 是 _， 理 由 是 _。450常 压 因 为 常 压 下 SO 2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 1、 氨 的 合 成 反 应 ， 生 产 中 采 用 的 适宜 条 件 是 （ ） 。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 D练 一 练 ：