高中化学-工业合成氨ppt课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,2,章,化学反应的方向、限度与速率,第,4,节,化学反应条件的优化,工业合成氨,名师课堂,一点通,创新演练,大冲关,考点一,课前预习,巧设计,设计,1,设计,3,考点二,设计,2,课堂,10,分钟练习,课堂,5,分钟归纳,课下,30,分钟演练,第2章第4节名师课堂一点通创新演练大冲关考点一课前预习,高中化学-工业合成氨ppt课件,高中化学-工业合成氨ppt课件,高中化学-工业合成氨ppt课件,高中化学-工业合成氨ppt课件,(1),在,298 K,时,N,2,(g),3H,2,(g)2NH,3,(g),H,92.2 kJ,mol,1,，,S,192.2 J,K,1,mol,1,。则该反应在,298 K,时，,(,能，不能,),自发进行。,(2),增大合成氨速率的因素有,、增大压强,(,浓度,),、使用,，使平衡,N,2,(g),3H,2,(g)2NH,3,(g),向右移动的措施有：降低,、增大,、使,N,2,或,H,2,的浓度,、,NH,3,的浓度减小。,(3),反应中若使,N,2,、,H,2,转化率相等，则,n,(N,2,),n,(H,2,),。,能,升高温度,催化剂,温度,压强,增大,13,(1)在298 K时N2(g)3H2(g),高中化学-工业合成氨ppt课件,一、合成氨反应的限度,1,合成氨反应的特点,N,2,(g),3H,2,(g)2NH,3,(g),H,92.2 kJ,mol,1,S,198.2 J,K,1,mol,1,一、合成氨反应的限度,(1),由反应方程式的系数关系可知是气体体积,的反应；,(2),根据,H,(298 K),92.2 kJ,mol,1,0,知是,反应；,(3),S,(298 K),198.2 J,K,1,mol,1,，说明是,反应。,2,合成氨反应的限度分析,(1),温度、,压强将有利于化学平衡向生成氨的方向移动。,(2),在一定温度、压强下，反应物氮气、氢气的体积比为,时平衡混合物中氨的含量最高。,减小,放热,熵减,降低,增大,13,(1)由反应方程式的系数关系可知是气体体积,二、合成氨反应的速率,(1),v,kc,(N,2,),c,1.5,(H,2,),c,1,(NH,3,),。,二、合成氨反应的速率,三、合成氨的适宜条件,(1),温度以,左右为宜。,(2),压强分为低压,(110,7,Pa),、中压,(210,7,310,7,Pa),、高压,(8.510,7,110,8,Pa),三种类型。,(3),用,作催化剂。,(4),按,N,2,与,H,2,的物质的量之比为,12.8,投料，并及时分离出,。,700 K,NH,3,铁,三、合成氨的适宜条件700 KNH3铁,四、反应流程,四、反应流程,高中化学-工业合成氨ppt课件,1,实验研究表明，在特定条件下，合成氨反应的速率与参,与反应的物质的浓度的关系式为：,v,k,c,(N,2,),c,1.5,(H,2,),c,1,(NH,3,),，请你根据该关系式分析，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？,分析：,由合成氨反应的化学反应速率公式可知，在一定,温度、压强下，化学反应速率与反应物浓度,c,(N,2,),或,c,1.5,(H,2,),成正比关系，与生成物浓度,c,(NH,3,),成反比关系。,由此在一定温度、压强下，可采取增大反应物浓度、减,1实验研究表明，在特定条件下，合成氨反应的速率与参,小生成物浓度来提高化学反应速率。另外还可采取升高温度，使用合适的催化剂降低反应活化能来增大反应速率常数,K,加快反应速率。,答案：,见分析,小生成物浓度来提高化学反应速率。另外还可采取升高温度，使用合,2,合成氨工业生产中，为什么要采用分离产物，将原料气,循环使用的方法？,分析：,(1),将,NH,3,液化加以分离并把未反应的,N,2,、,H,2,循,环使用，可使平衡正向移动，提高原料的利用率；由,v,k,c,(N,2,),c,1.5,(H,2,),c,1,(NH,3,),知，降低氨气的浓度，可以,加快反应速率。,答案：,可以提高原料的利用率，加快反应速率,2合成氨工业生产中，为什么要采用分离产物，将原料气,3,已知：,N,2,(g),3H,2,(g)2NH,3,(g),H,(298 K),92.2 kJ,mol,1,，,K,6.610,5,(mol,L,1,),2,，思考：,(1),从平衡常数来看，反应的限度已经很大了，为什,么还需要使用催化剂？,(2),试分析实际工业生产中采取,700 K,左右的温度的原因。,3已知：N2(g)3H2(g),分析：,(1)“,从平衡常数来看，反应的限度已经很大,”,，属化学平衡问题，而使用催化剂是为了加快化学反应的速率，提高单位时间的产量，属化学反应速率的问题。而且催化剂不能改变反应的限度。,(2),升高温度，化学反应速率增大，但不利于平衡向生成,NH,3,的方向移动，因此合成氨时温度要适宜，工业上一般采用,700 K,左右的温度，在这个温度时，催化剂的活性最大。,答案：,(1),是为了加快化学反应速率,(2),在这个温度时，催化剂活性最大,分析：(1)“从平衡常数来看，反应的限度已经很大”，属化学平,高中化学-工业合成氨ppt课件,(1),从可逆性、反应前后气体系数的变化、焓变三个角度分析化学反应的特点。,(2),根据反应特点具体分析外界条件对速率和平衡的影响；从速率和平衡的角度进行综合分析，再充分考虑实际情况,(,生产效率和生产成本,),，选出适宜的外界条件。,(1)从可逆性、反应前后气体系数的变化、焓变,高中化学-工业合成氨ppt课件,高中化学-工业合成氨ppt课件,高中化学-工业合成氨ppt课件,例,1,下表的实验数据是在不同温度和压强下，平衡混合物中,NH,3,含量的变化情况。,达到平衡时平衡混合物中,NH,3,的含量,(,体积分数,),投料,V,(N,2,),V,(H,2,),13,例1下表的实验数据是在不同温度和压强下,高中化学-工业合成氨ppt课件,(1),比较,200,和,300,时的数据，可判断升高温度，平衡向,_,方向移动，正反应方向为,_(,填,“,吸热,”,或,“,放热,”),反应。,(2),根据平衡移动原理，合成氨适宜的条件是,_,。,A,高温高压,B,高温低压,C,低温高压,D,低温低压,(1)比较200和300时的数据，可判断,(3),计算,500,、,30 MPa,时，,N,2,的转化率,_,。,(4),实际工业生产氨时，考虑浓度对化学平衡的影响，及,500,对反应速率的影响，还采取了一些措施。请分别写出其中的一个措施：,_,_,。,(3)计算500、30 MPa时，N2的转,解析,(1),表中数据表明：恒压时，升高温度，,w,(NH,3,),减小，说明平衡逆向移动，则正反应为放热反应。,(2),由反应,N,2,(g),3H,2,(g)2NH,3,(g),H,0,，合成氨适宜条件是低温、高压，此时平衡右移，反应物转化率大。,解析(1)表中数据表明：恒压时，升高温,高中化学-工业合成氨ppt课件,(4),增大反应浓度或降低产物浓度有利于平衡右移；低温时虽然有利于化学反应正向进行，但速率较小，为提高化学反应速率，,500,时加入合适的催化剂,(,铁,),，既提高化学反应速率，又使铁的催化性能最好。,答案,(1),逆反应放热,(2)C,(3)41.8%,(4),加过量,N,2,或及时从平衡体系中移走,NH,3,，选择合适的催化剂,(,如铁,),(4)增大反应浓度或降低产物浓度有利于平衡右,1,生产流程,1生产流程,高中化学-工业合成氨ppt课件,3,净化气体,制得的,N,2,、,H,2,需净化，除去杂质,(,防止催化剂中毒,),，再用压缩机压缩至高压。,4,NH,3,的合成,在合成塔中进行。从塔口进气，经热交换器与塔内反应后的高温气体逆流交换热量后，进入合成塔与铁接触反应，从塔上口出气。,5,NH,3,的分离,混合气经冷却后，进入氨分离器，只有氨气在该压强下液化得到液氨，而未反应的,N,2,和,H,2,经循环压缩机压缩后，再通入合成塔中进行反应。,3净化气体,高中化学-工业合成氨ppt课件,A,混合气进行循环利用遵循绿色化学思想,B,分离液氨利于加快正反应速率,C,对原料气进行压缩是为了增大原料气的转化率,D,使用催化剂可以提高反应的速率，但是不能使平衡向正反应方向移动,A混合气进行循环利用遵循绿色化学思想,解析,A,项，混合气进行循环利用，原子利用率高，符合绿色化学思想；,B,项，分离液氨不能加快反应速率，主要是利于平衡正向移动，提高原料利用率；,C,项，压缩混合气,(,加压,),利于平衡正向移动；,D,项，催化剂能加快反应速率，对平衡无影响。,答案,B,解析A项，混合气进行循环利用，原子利用,合成氨流程中的每个环节的总旨是：增大产率、降低成本、增大效益。,合成氨流程中的每个环节的总旨是：增大产率、降,高中化学-工业合成氨ppt课件,点 击 下 图 进 入,点 击 下 图 进 入,高中化学-工业合成氨ppt课件,(1),合成氨反应特点：可逆，放热，熵减小，气体的物质的量减小。,(2),合成氨反应的条件：,700 K,，高压，催化剂，,n,(N,2,),n,(H,2,),12.8(,投料,),。,(3),化学反应条件的优化原则：,反应速率尽量快。,原料转化率尽量高。,(1)合成氨反应特点：可逆，放热，熵减小，气,点 击 下 图 进 入,点 击 下 图 进 入,