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第4节 化学反应条件的优化工业合成氨,第2章 化学反应的方向、限度与速率,化学反应条件的优化 工业合成氨,本节知识目录,学习目标定位,1.能做到应用化学反应速率和化学平衡原理，选择合成氨的适宜条件。 2.体会应用化学原理选择化工生产条件的思路和方法。,学习重难点：,合成氨的适宜条件。,知识梳理,温故追本溯源推陈方可知新,温度越高，反应速率越大,升高温度，平衡向吸热方向移动,压强越大，反应速率越大,增大压强，平衡向气态物质系数减小的方向移动,正催化剂加快反应速率；受温度影响较大,催化剂对平衡移动无影响,反应物浓度越大，反应速率越大,增大反应物浓度，平衡正向移动,正反应是放热反应。降低温度、增大压强有利于化学平衡向生成氨的方向移动， 且N2、H2体积比为13时平衡混合物中氨的含量最高。,学习探究,基础自学落实重点互动探究,2 利用化学平衡移动的知识分析什么条件有利于氨的合成？,答案 合成氨反应的特点有,可逆反应；,常温下能自发的反应；,正反应气态物质系数减小；,学习探究,基础自学落实重点互动探究,使用催化剂,升高温度,增大压强,增大反应物浓度,N2、H2,使用催化剂,3.利用条件对反应速率的影响分析。,归纳总结,基础自学落实重点互动探究,使NH3生产得快和使NH3生产得多的条件,高压,高压,高温,低温,使用,无影响,增大浓度,增大浓度,基础自学落实重点互动探究,D,基础自学落实重点互动探究,C,学习探究,基础自学落实重点互动探究,工业合成氨对各种外界条件选择的理由,1 压强：,高压,理由：,合成氨反应是正反应气态物质系数减小的气体反应，增大压强既可以增大反应速率，又能使平衡正向移动，所以理论上压强越大越好。但是压强越大，对设备的要求越高、压缩H2和N2所需要的动力越大，因此选择压强应符合实际科学技术。,2 温度：,700K,理由：,(1)因为正反应方向是放热的反应，所以降低温度有利于平衡正向移动。 但是温 度越低，反应速率越小，达到平衡所需要的时间越长，因此温度也不宜太低。 (2)主要原因为催化剂在该温度下活性最大。,学习探究,基础自学落实重点互动探究,N2和H2的物质的量之比为12.8的投料比，氨及时从混合气中分离出去,3 浓度：,增大反应物的浓度可以增大反应速率，减小生成物的浓度可以使平衡正向移动。从化学平衡的角度分析，在氮气和氢气的物质的量比为13时，平衡转化率最大，但是实验测得适当提高N2的浓度，即N2和H2的物质的量之比为12.8时，更能促进氨的合成。实际生产中的处理方法：及时将气态氨冷却液化分离出去；及时将氮气和氢气循环利用，使其保持一定的浓度。,理由：,经济效益和社会效益要求化学反应速率要快，原料的利用率要高，单位时间的产量要高。实际生产中选用铁为主体的多成分催化剂(铁触媒)，它在700K时活性最高。,4 催化剂：,使用铁触媒作催化剂,理由：,归纳总结,基础自学落实重点互动探究,合成氨的适宜条件,根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强,适宜温度，700 K左右,使用铁触媒作催化剂,N2和H2的物质的量比为12.8的投料比，氨及时从混合气中分离出去,学习探究,基础自学落实重点互动探究,合 成 氨 流 程 简 图,合 成 塔,氨 分 离 器,液氨,水 冷 器,循环气体,压缩机,循环压缩机,氢氮混合气,基础自学落实重点互动探究,D,基础自学落实重点互动探究,B,基础自学落实重点互动探究,自我检测,检测学习效果体验成功快乐,1,2,3,4,D,5,C,检测学习效果体验成功快乐,1,2,3,4,5,检测学习效果体验成功快乐,1,2,3,4,A,5,检测学习效果体验成功快乐,1,2,3,4,A,5,检测学习效果体验成功快乐,1,2,3,4,在中增加N2，故H2的转化率增大，即,在中增加H2，故H2的转化率减小，即,在基础上增加氨，平衡向逆反应方向移动，H2的转化率变小，有,5,本讲内容结束 请完成课时作业,
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