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高中鲁科版 (2019)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——工业合成氨说课ppt课件
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这是一份高中鲁科版 (2019)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——工业合成氨说课ppt课件，共19页。PPT课件主要包含了合成氨反应的限度，合成氨反应的速率，使用铁作催化剂，铁催化剂，研究方向，合成氨的生产流程，练一练等内容，欢迎下载使用。
1.了解如何应用化学反应速率和化学平衡原理分析合成氨的适宜条件；2.了解应用化学反应原理分析化工生产条件的思路和方法，体验实际生产条件的选择与理论分析的差异；3.通过对合成氨适宜条件的分析，认识化学反应速率和化学平衡的调控在工业生产中的重要作用。
在历史上，化学曾在扩大世界粮食供应过程中起过关键作用。这就是合成氨的发明和现代农药的使用，以及它们的工业化。 但自从1784年氨被发现以来，直到1913年才实现了合成氨的工业化生产。
要实现合成氨的工业化生产,必须从反应速率和反应限度两个方面选择合适的反应条件。
ΔH=－92.2 kJ·ml-1
ΔS=－198.2 J·K-1·ml-1
1.根据反应的焓变和熵变分析在298 K时合成氨反应能否正向自发进行。
合成氨反应是在298 K时能正向自发进行的放热反应，同时也是熵减反应。
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。
目标：合成氨的平衡转化率越大越好
增加反应物浓度，降低生成物浓度
平衡混合物中氨的含量与温度、压强的关系
当压强为p1时，升高温度，氨的物质的量分数降低
当温度一定时，压强越大，氨的物质的量分数越高
低温、高压增大了NH3的含量更有利于合成氨
进一步研究发现，在一定的温度、压强下N2、H2的体积比为1:3时平衡混合物中氨的含量最高。
反应条件：低温、高压、增加反应物浓度、分离氨、氮气与氢气的体积比为1:3
3.可以通过控制哪些反应条件来提高合成氨反应的速率？
高温、增加反应物浓度、高压、使用催化剂
增加反应物浓度，将氨从混合气中分离出去。
根据对合成氨反应的速率及催化反应历程的研究，氮的吸附分解所需活化能最高，是控制总反应速率的关键步骤。应适当提高氮气的比例，n(N2) : n(H2) = 1 : 2.8 。
增加反应物浓度、分离氨
n(N2) : n(H2) = 1 : 3
n(N2) : n(H2) = 1 : 2.8
三、合成氨生产的适宜条件
此外，还应该考虑原料的价格、未转化的合成气（氮气和氢气）的循环使用、反应热的综合利用等问题。
合成氨工业生产需要高温、高压的反应条件且催化剂易中毒、使用寿命不长。
合成氨的整个工业生产包括造气、净化、合成氨三大部分。 造气 原料气中的氮气来自空气，而氢气来自天然气、煤和炼油产品。 以天然气为原料时，反应可简单表示为: 净化 消除造气过程中夹带的杂质，防止催化剂中毒。 合成氨 该部分包括终端产品氨的分离，氮气、氢气的循环使用，利 用反应产生的热预热合成气等。
CH4 + H2O CO + 3H2CO + H2O CO2 + H2
合成氨生产过程中，要使用多种催化剂、十几个反应塔或吸收塔、上百个热交换器和循环泵以及上千米的管道，这些构成了合成氨厂错落有致的设备布局。
1.判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)使用铁做催化剂,可提高合成氨反应的速率和平衡转化率。 ( )(2)高压比常压条件更有利于合成氨的反应。( )(3)500 ℃左右比室温更有利于合成氨的反应,提高H2的平衡转化率。( )(4)合成氨时采用循环操作,可提高原料的利用率。( )(5)合成氨采用2×107~5×107 Pa,因为该压强下铁触媒的活性最高。( )(6)合成氨工业采用高压,不仅能提高转化率,还能缩短到达平衡的时间。( )
2.合成氨时采用700 K左右的温度进行,主要是因为在该温度时( )A.合成氨的化学反应速率最大B.N2的转化率最高C.催化剂的活性最大D.NH3在平衡混合气体中的体积分数最大
3.在合成氨时,既要使氨的产率增大,又要使化学反应速率增大,可以采取的措施有( )①增大体积使压强减小 ②减小体积使压强增大 ③升高温度 ④降低温度 ⑤恒温恒容,再充入等量的N2和H2 ⑥恒温恒压,再充入等量的N2和H2 ⑦及时分离产生的NH3 ⑧使用正催化剂A.①④⑤⑦ B.②③④⑦⑧ C.②⑤D.②③⑤⑥⑧
4.工业合成氨的正反应是放热反应,下列关于反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的图像中,错误的是( )
5.有关合成氨工业的下列说法正确的是( )A.从合成塔出来的混合气体,NH3的含量较小,所以生产氨的工厂的效率都很低B.由于氨可液化分离出来,N2、H2在实际生产中循环使用,所以总体来说氨的产率较高C.合成氨工业的反应温度一般控制在700 K左右,目的是使化学平衡向正反应方向移动D.合成氨厂采用的压强是2×107~3×107 Pa,因在该压强下铁催化剂的活性最大
1.了解如何应用化学反应速率和化学平衡原理分析合成氨的适宜条件；2.了解应用化学反应原理分析化工生产条件的思路和方法，体验实际生产条件的选择与理论分析的差异；3.通过对合成氨适宜条件的分析，认识化学反应速率和化学平衡的调控在工业生产中的重要作用。
在历史上，化学曾在扩大世界粮食供应过程中起过关键作用。这就是合成氨的发明和现代农药的使用，以及它们的工业化。 但自从1784年氨被发现以来，直到1913年才实现了合成氨的工业化生产。
要实现合成氨的工业化生产,必须从反应速率和反应限度两个方面选择合适的反应条件。
ΔH=－92.2 kJ·ml-1
ΔS=－198.2 J·K-1·ml-1
1.根据反应的焓变和熵变分析在298 K时合成氨反应能否正向自发进行。
合成氨反应是在298 K时能正向自发进行的放热反应，同时也是熵减反应。
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。
目标：合成氨的平衡转化率越大越好
增加反应物浓度，降低生成物浓度
平衡混合物中氨的含量与温度、压强的关系
当压强为p1时，升高温度，氨的物质的量分数降低
当温度一定时，压强越大，氨的物质的量分数越高
低温、高压增大了NH3的含量更有利于合成氨
进一步研究发现，在一定的温度、压强下N2、H2的体积比为1:3时平衡混合物中氨的含量最高。
反应条件：低温、高压、增加反应物浓度、分离氨、氮气与氢气的体积比为1:3
3.可以通过控制哪些反应条件来提高合成氨反应的速率？
高温、增加反应物浓度、高压、使用催化剂
增加反应物浓度，将氨从混合气中分离出去。
根据对合成氨反应的速率及催化反应历程的研究，氮的吸附分解所需活化能最高，是控制总反应速率的关键步骤。应适当提高氮气的比例，n(N2) : n(H2) = 1 : 2.8 。
增加反应物浓度、分离氨
n(N2) : n(H2) = 1 : 3
n(N2) : n(H2) = 1 : 2.8
三、合成氨生产的适宜条件
此外，还应该考虑原料的价格、未转化的合成气（氮气和氢气）的循环使用、反应热的综合利用等问题。
合成氨工业生产需要高温、高压的反应条件且催化剂易中毒、使用寿命不长。
合成氨的整个工业生产包括造气、净化、合成氨三大部分。 造气 原料气中的氮气来自空气，而氢气来自天然气、煤和炼油产品。 以天然气为原料时，反应可简单表示为: 净化 消除造气过程中夹带的杂质，防止催化剂中毒。 合成氨 该部分包括终端产品氨的分离，氮气、氢气的循环使用，利 用反应产生的热预热合成气等。
CH4 + H2O CO + 3H2CO + H2O CO2 + H2
合成氨生产过程中，要使用多种催化剂、十几个反应塔或吸收塔、上百个热交换器和循环泵以及上千米的管道，这些构成了合成氨厂错落有致的设备布局。
1.判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)使用铁做催化剂,可提高合成氨反应的速率和平衡转化率。 ( )(2)高压比常压条件更有利于合成氨的反应。( )(3)500 ℃左右比室温更有利于合成氨的反应,提高H2的平衡转化率。( )(4)合成氨时采用循环操作,可提高原料的利用率。( )(5)合成氨采用2×107~5×107 Pa,因为该压强下铁触媒的活性最高。( )(6)合成氨工业采用高压,不仅能提高转化率,还能缩短到达平衡的时间。( )
2.合成氨时采用700 K左右的温度进行,主要是因为在该温度时( )A.合成氨的化学反应速率最大B.N2的转化率最高C.催化剂的活性最大D.NH3在平衡混合气体中的体积分数最大
3.在合成氨时,既要使氨的产率增大,又要使化学反应速率增大,可以采取的措施有( )①增大体积使压强减小 ②减小体积使压强增大 ③升高温度 ④降低温度 ⑤恒温恒容,再充入等量的N2和H2 ⑥恒温恒压,再充入等量的N2和H2 ⑦及时分离产生的NH3 ⑧使用正催化剂A.①④⑤⑦ B.②③④⑦⑧ C.②⑤D.②③⑤⑥⑧
4.工业合成氨的正反应是放热反应,下列关于反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的图像中,错误的是( )
5.有关合成氨工业的下列说法正确的是( )A.从合成塔出来的混合气体,NH3的含量较小,所以生产氨的工厂的效率都很低B.由于氨可液化分离出来,N2、H2在实际生产中循环使用,所以总体来说氨的产率较高C.合成氨工业的反应温度一般控制在700 K左右,目的是使化学平衡向正反应方向移动D.合成氨厂采用的压强是2×107~3×107 Pa,因在该压强下铁催化剂的活性最大
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