工業(yè)合成氨PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1 工業(yè)合成氨工業(yè)合成氨 【課標(biāo)要求課標(biāo)要求】 1.1.運用溫度、濃度、壓強和催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的運用溫度、濃度、壓強和催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的 影響規(guī)律解釋生產(chǎn)、生活、實驗室中的實際問題，能影響規(guī)律解釋生產(chǎn)、生活、實驗室中的實際問題，能 討論化學(xué)反應(yīng)條件的選擇和優(yōu)化。討論化學(xué)反應(yīng)條件的選擇和優(yōu)化。 2.2.針對典型案例，能從限度、速率等角度對化學(xué)反應(yīng)針對典型案例，能從限度、速率等角度對化學(xué)反應(yīng) 和化工生產(chǎn)條件進行綜合分析。和化工生產(chǎn)條件進行綜合分析。 【學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1.掌握應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理，選擇合成掌握應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理，選擇合成 氨的適宜條件。氨的適

2、宜條件。 2.初步學(xué)會應(yīng)用化學(xué)原理選擇化工生產(chǎn)條件的思想和初步學(xué)會應(yīng)用化學(xué)原理選擇化工生產(chǎn)條件的思想和 方法。方法。 第1頁/共13頁 第2頁/共13頁 工業(yè)合成氨工業(yè)合成氨 工業(yè)合成氨：工業(yè)合成氨： N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) H=-92.2KJ/mol S=-198.2J/(K mol) 合成氨反應(yīng)的特點：合成氨反應(yīng)的特點： 1.可逆反應(yīng)可逆反應(yīng) 2. 放熱反應(yīng)放熱反應(yīng) 3.氣體體積減小的反應(yīng)氣體體積減小的反應(yīng) 利用所學(xué)理論分析工業(yè)合成氨的適宜條件？利用所學(xué)理論分析工業(yè)合成氨的適宜條件？ 第3頁/共13頁 一、合成氨反應(yīng)的方向一、合成氨反應(yīng)的方向 H-TS-92.2kJmol

3、 1 298K198.2JK 1mol1 33.1kJmol 1 0， 故該反應(yīng)在故該反應(yīng)在298K時能自發(fā)進行時能自發(fā)進行 第4頁/共13頁 二、合成氨反應(yīng)的限度二、合成氨反應(yīng)的限度 影響合成氨反應(yīng)的限度的因素有哪些？從反應(yīng)限度角度影響合成氨反應(yīng)的限度的因素有哪些？從反應(yīng)限度角度 考慮應(yīng)選擇什么條件？考慮應(yīng)選擇什么條件？ 溫度溫度低溫低溫 壓強壓強高壓高壓 濃度濃度N2:H2=1:3 第5頁/共13頁 第6頁/共13頁 練習(xí)練習(xí) 1.合成氨所需要的氫氣可由煤與水反應(yīng)制得，合成氨所需要的氫氣可由煤與水反應(yīng)制得， 其中有如下反應(yīng)：其中有如下反應(yīng)：CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g) ，

4、H0. 欲提高欲提高CO的轉(zhuǎn)化率可采用的方法是的轉(zhuǎn)化率可采用的方法是 ( ) 降低溫度降低溫度 增大壓強增大壓強 使用催化劑使用催化劑 增大增大CO的濃度的濃度 增大水蒸氣的濃度增大水蒸氣的濃度 A. B. C. D. C 第7頁/共13頁 三、合成氨反應(yīng)的速率三、合成氨反應(yīng)的速率 影響合成氨反應(yīng)的速率的因素有哪些？從反應(yīng)速率角度影響合成氨反應(yīng)的速率的因素有哪些？從反應(yīng)速率角度 考慮應(yīng)選擇什么條件？考慮應(yīng)選擇什么條件？ 溫度溫度高溫高溫 壓強壓強高壓高壓 濃度濃度增大增大N2、H2濃度濃度 催化劑催化劑Fe（鐵觸媒）（鐵觸媒） 第8頁/共13頁 四、合成氨的適宜條件四、合成氨的適宜條件 條件條

5、件工業(yè)合成氨的適宜條件工業(yè)合成氨的適宜條件 壓強壓強 在設(shè)備條件允許的前提下，盡量采取高在設(shè)備條件允許的前提下，盡量采取高 壓壓(1 110107 71110108 8Pa)Pa) 溫度溫度 700K,700K,考慮速率，催化劑的適宜溫度考慮速率，催化劑的適宜溫度(該該 溫度下催化劑溫度下催化劑活性活性最大最大) 催化劑催化劑鐵做催化劑鐵做催化劑 濃度濃度 不斷的補充反應(yīng)物，及時的分離出產(chǎn)物，不斷的補充反應(yīng)物，及時的分離出產(chǎn)物， N2、 、 H2的物質(zhì)的量之比 的物質(zhì)的量之比1:2.8 第9頁/共13頁 練習(xí)練習(xí) 1.19131.1913年德國化學(xué)家哈伯發(fā)明了以低成年德國化學(xué)家哈伯發(fā)明了以低成

6、 本制造大量氨的方法，從而大大滿足了當(dāng)時日益增長本制造大量氨的方法，從而大大滿足了當(dāng)時日益增長 的人口對糧食的需求。下列是哈伯法的流程圖，其中的人口對糧食的需求。下列是哈伯法的流程圖，其中 為提高原料轉(zhuǎn)化率而采取的措施是為提高原料轉(zhuǎn)化率而采取的措施是( () ) A B C D B 第10頁/共13頁 不同壓強不同壓強SO2的轉(zhuǎn)化率（的轉(zhuǎn)化率（%） 1.01.0105Pa 5.05.0105Pa 1.01.0106Pa 5.05.0106Pa 1.011.01107Pa 450 97.5% 97.5% 98.9% 98.9% 99.2% 99.2% 99.6% 99.6% 99.7% 99.7

7、% 500 85.5% 85.5% 92.9% 92.9% 94.9% 94.9% 97.7% 97.7% 98.3% 98.3% 已知已知2SO2(g)+O2(g) 2SO3 (g) H0 其實驗數(shù)據(jù)見表其實驗數(shù)據(jù)見表 （1 1）從）從理論上理論上分析，為了使二氧化硫盡可能轉(zhuǎn)化為三氧分析，為了使二氧化硫盡可能轉(zhuǎn)化為三氧 化硫，可控制的反應(yīng)條件化硫，可控制的反應(yīng)條件 。 （2 2）實際生產(chǎn)中，選定）實際生產(chǎn)中，選定400400500500作為操作溫度其原作為操作溫度其原 因是因是 。 （3 3）實際生產(chǎn)中，采用的壓強為常壓，其原因是）實際生產(chǎn)中，采用的壓強為常壓，其原因是 。 （4 4）在生產(chǎn)

8、中，通入過量空氣的目是）在生產(chǎn)中，通入過量空氣的目是 。 (5)(5)尾氣中有尾氣中有SOSO2 2必須回收是為了必須回收是為了 。 第11頁/共13頁 （1 1）從理論上分析，為了使二氧化硫盡可能轉(zhuǎn)化為）從理論上分析，為了使二氧化硫盡可能轉(zhuǎn)化為 三氧化硫，可控制的反應(yīng)條件是三氧化硫，可控制的反應(yīng)條件是 常壓、常壓、450 、催化、催化 劑劑。 （2 2）實際生產(chǎn)中，選定）實際生產(chǎn)中，選定400400500500作為操作溫度作為操作溫度 其原因是：其原因是：在此溫度下催化劑的活性最高在此溫度下催化劑的活性最高。 （3 3）實際生產(chǎn)中，采用的壓強為常壓，其原因是）實際生產(chǎn)中，采用的壓強為常壓，其原因是在在 常壓下常壓下SO2的轉(zhuǎn)化率就已經(jīng)很高了的轉(zhuǎn)化率就已經(jīng)很高了(97.5%)，若采用高，若采用高 壓，平衡能向右移動，但效果并不明顯，比起高壓設(shè)壓，平衡能向右移動，但效果并不明顯，比起高壓設(shè) 備，得不償失。備，得不償失。