合成氨反應(yīng)2011

1、1第四節(jié)第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化條件的優(yōu)化 工業(yè)合成氨工業(yè)合成氨2課前預(yù)習(xí)答案課前預(yù)習(xí)答案一、一、H-TS=33.1KJmol-1 0,能；放；減??；減??；降低；增大；能；放；減小；減小；降低；增大；1：3。二、二、N2和和H2；升高；增大；加入。；升高；增大；加入。三、三、 預(yù)習(xí)檢測(cè)：預(yù)習(xí)檢測(cè)：D AC B A3學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.1.了解如何應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理分析合了解如何應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理分析合成氨的適宜條件。成氨的適宜條件。2.2.了解應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)原理分析化工生產(chǎn)條件的思路和了解應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)原理分析化工生產(chǎn)條件的思路和方法，體驗(yàn)實(shí)際生產(chǎn)條件的選擇與理

2、論分析的差異。方法，體驗(yàn)實(shí)際生產(chǎn)條件的選擇與理論分析的差異。3.3.通過對(duì)合成氨適宜條件的分析，認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)速率通過對(duì)合成氨適宜條件的分析，認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的調(diào)控在工業(yè)生產(chǎn)中的重要作用。和化學(xué)平衡的調(diào)控在工業(yè)生產(chǎn)中的重要作用。4預(yù)習(xí)點(diǎn)撥預(yù)習(xí)點(diǎn)撥1.1.合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)2.2.據(jù)合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)應(yīng)分別采取什么措施提高據(jù)合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)應(yīng)分別采取什么措施提高反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率？請(qǐng)?zhí)顚懴卤矸磻?yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率？請(qǐng)?zhí)顚懴卤戆钡臐舛劝钡臐舛确磻?yīng)物的濃度反應(yīng)物的濃度催化劑催化劑溫度溫度壓強(qiáng)壓強(qiáng)速率分析速率分析平衡分析平衡分析使使NHNH3 3生產(chǎn)的快生產(chǎn)的快使使NH

3、NH3 3生產(chǎn)的多生產(chǎn)的多外界條件外界條件高壓高壓高壓高壓低溫低溫高溫高溫使用使用無影響無影響增大濃度增大濃度增大濃度增大濃度減小濃度減小濃度減小濃度減小濃度53.合成氨的工業(yè)流程合成氨的工業(yè)流程合 成 塔氨 分 離 器水 冷 器循環(huán)氣體循環(huán)氣體壓縮機(jī)循環(huán)壓縮機(jī)氫氮混合氣氫氮混合氣合合 成成 氨氨 流流 程程 簡(jiǎn)簡(jiǎn) 圖圖原料氣制取原料氣制取 凈化凈化 壓縮壓縮 合成合成 分離分離 液液氨氨 （造氣）（造氣） （凈化）（凈化） （合成氨）（合成氨）6合成氨適宜條件催化劑_溫度_根據(jù)設(shè)備動(dòng)力選擇壓強(qiáng)_N2、H2投料比_及時(shí)分離_鐵觸媒700K左右中壓：2107 3107Pa1:2.8氨氣探究 工業(yè)

4、合成氨反應(yīng)的適宜條件是什么？7問題探究問題探究【思考并討論下列問題】思考并討論下列問題】1.壓強(qiáng)越壓強(qiáng)越大大速率越大，平衡轉(zhuǎn)化率越高，速率越大，平衡轉(zhuǎn)化率越高，工業(yè)上工業(yè)上為什么為什么不采用更高的壓強(qiáng)？不采用更高的壓強(qiáng)？2.2.工業(yè)合成氨中為什么選用工業(yè)合成氨中為什么選用700K700K左右的溫度？左右的溫度？3.3.工業(yè)合成氨中把氨氣從混合氣中分離出去的目的是什工業(yè)合成氨中把氨氣從混合氣中分離出去的目的是什么？怎樣分離？么？怎樣分離？4.4.合成氨廠出口中氨含量一般為合成氨廠出口中氨含量一般為13%-14%13%-14%工業(yè)生產(chǎn)中采取怎樣措施工業(yè)生產(chǎn)中采取怎樣措施提高提高N N2 2、H H

5、2 2的轉(zhuǎn)化率的？的轉(zhuǎn)化率的？壓強(qiáng)越大，所需動(dòng)力越大，對(duì)設(shè)備的要求越高，經(jīng)濟(jì)效壓強(qiáng)越大，所需動(dòng)力越大，對(duì)設(shè)備的要求越高，經(jīng)濟(jì)效益越低益越低該溫度下催化劑的活性最大，反應(yīng)速率最快該溫度下催化劑的活性最大，反應(yīng)速率最快提高提高N N2 2、H H2 2的轉(zhuǎn)化率的轉(zhuǎn)化率加快反應(yīng)速率加快反應(yīng)速率 液化之后分離液化之后分離 液化分離出液化分離出NHNH3 3后將混合氣循環(huán)操作重新進(jìn)入合成塔后將混合氣循環(huán)操作重新進(jìn)入合成塔8討論總結(jié)：討論總結(jié)：結(jié)合工業(yè)合成氨反應(yīng)條件的選擇思考結(jié)合工業(yè)合成氨反應(yīng)條件的選擇思考工業(yè)工業(yè)生生產(chǎn)產(chǎn)中條件的選擇中條件的選擇應(yīng)應(yīng)綜合考慮哪些因素？綜合考慮哪些因素？1.應(yīng)該尋找以應(yīng)該尋

6、找以較高的反應(yīng)速率較高的反應(yīng)速率獲得獲得適當(dāng)平衡轉(zhuǎn)化率適當(dāng)平衡轉(zhuǎn)化率的反的反應(yīng)條件應(yīng)條件2.經(jīng)濟(jì)效益經(jīng)濟(jì)效益：如對(duì)耐高溫設(shè)備所需材料的要求如對(duì)耐高溫設(shè)備所需材料的要求,原料的價(jià)原料的價(jià)格，未轉(zhuǎn)化合成氣（格，未轉(zhuǎn)化合成氣（N2和和H2）的循環(huán)利用，反應(yīng)熱的綜）的循環(huán)利用，反應(yīng)熱的綜合利用等合利用等3.符合符合綠色化學(xué)綠色化學(xué)理念，理念， 即注意環(huán)境保護(hù)，反應(yīng)物利用率接近百分之百即注意環(huán)境保護(hù)，反應(yīng)物利用率接近百分之百9整理學(xué)案整理學(xué)案 完成例題完成例題1.2例例1.C10例題例題2 2在硫酸的工業(yè)生產(chǎn)中，通過下列反應(yīng)使在硫酸的工業(yè)生產(chǎn)中，通過下列反應(yīng)使SOSO2 2轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為SOSO3 3：2

7、SO2SO2 2+O+O2 2 2SO2SO3 3；H0H0。其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表。其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表應(yīng)采用的壓強(qiáng)是應(yīng)采用的壓強(qiáng)是_ _ _ _， 理由是理由是_(1)(1)應(yīng)選用的溫度是應(yīng)選用的溫度是_。4504501.01x101.01x105 5 Pa(Pa(常壓常壓) 因?yàn)槌合乱驗(yàn)槌合耂OSO2 2的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，若采用較大壓強(qiáng)，的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，若采用較大壓強(qiáng)，SOSO2 2的轉(zhuǎn)化率提的轉(zhuǎn)化率提高很少，但需要的動(dòng)力更大，對(duì)設(shè)備的要求更高。高很少，但需要的動(dòng)力更大，對(duì)設(shè)備的要求更高。（3 3）在生產(chǎn)中常用過量空氣的原因是什么？）在生產(chǎn)中常用過量空氣的原因是什么？提高提高SO2的轉(zhuǎn)化率的

8、轉(zhuǎn)化率11變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練：（2011山東高考山東高考28選編選編）（3）CO可用于合成甲醇，反應(yīng)方程式為可用于合成甲醇，反應(yīng)方程式為 CO（g）+2H2（g） CH3OH（g）。）。實(shí)際生產(chǎn)條件控制在實(shí)際生產(chǎn)條件控制在250、1.3104kPa左右，左右，選擇此壓強(qiáng)的理由是選擇此壓強(qiáng)的理由是 在在1.3104kPa下，下，CO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，如果增加壓的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，如果增加壓強(qiáng)強(qiáng)CO的轉(zhuǎn)化率提高不大，而生產(chǎn)成本增加，得不償失。的轉(zhuǎn)化率提高不大，而生產(chǎn)成本增加，得不償失。12例題例題3.在一定條件下在一定條件下,合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡后合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡后,混合混合氣體中氣體中NH3的體積占

9、的體積占25%,若反應(yīng)前后條件保持若反應(yīng)前后條件保持不變不變,則反應(yīng)后縮小的氣體體積與原反應(yīng)物體則反應(yīng)后縮小的氣體體積與原反應(yīng)物體積的之比是積的之比是( )A B C D51413121A13完成當(dāng)堂檢測(cè)完成當(dāng)堂檢測(cè)D D D C14作業(yè)作業(yè)：1.完成拓展學(xué)案完成拓展學(xué)案2.完成課本完成課本P71練習(xí)題練習(xí)題15思考下列問題：思考下列問題：1.影響反應(yīng)速率的因素有哪些？2.影響化學(xué)平衡移動(dòng)的條件有哪些？3.合成氨反應(yīng)的適宜條件是什么？4.什么是氮的固定？有哪些類型？161、氨的合成反應(yīng)，生產(chǎn)中采用的適宜條件是（ ）。A、低溫、高壓、適當(dāng)?shù)拇呋瘎〣、高溫、常壓C、盡可能高溫、高壓D、適當(dāng)?shù)臏囟取?/p>

10、適當(dāng)?shù)母邏骸⑦m宜催化劑D練一練：練一練：172 2在合成氨工業(yè)中，為增加在合成氨工業(yè)中，為增加NHNH3 3的日產(chǎn)量，下列變的日產(chǎn)量，下列變化過程不能使平衡向右移動(dòng)的是（化過程不能使平衡向右移動(dòng)的是（ ）（A A）不斷將）不斷將NHNH3 3分離出來分離出來（B B）使用催化劑）使用催化劑（C C）采用）采用700K700K左右的高溫左右的高溫（D D）采用）采用2 210107 75 510107 7PaPa的壓強(qiáng)的壓強(qiáng)練一練：練一練：BC183 3、合成氨所需的、合成氨所需的H H2 2可由煤和水蒸氣反應(yīng)可由煤和水蒸氣反應(yīng)而制得，其中一步的反應(yīng)為：而制得，其中一步的反應(yīng)為：COCO(g)(g)+H+H2 2O O（g g） COCO2(g)2(g)+H+H2(g)2(g)（正反應(yīng)放（正反應(yīng)放熱），下列措施中，能提高熱），下列措施中，能提高COCO轉(zhuǎn)化率的轉(zhuǎn)化率的是（是（ ）A A、增大壓強(qiáng)、增大壓強(qiáng) B B、降低溫度