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【全程复习方略】高中化学(鲁科版)选修四配套课件:2.4 化学反应条件的优化——工业合成氨


第4节 化学反应条件的优化——工业合成氨 1.了解合成氨反应的特点以及外部条件对合成氨反应的影响。 2.了解合成氨生产的主要流程。 3.了解工业生产条件选择的依据和原则。 4.知道化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研 究领域中的重要作用。 一、合成氨反应的限度 从化学平衡的角度分析合成氨反应为什么采用高压条件?从化 学平衡的角度分析高温有利于氨的合成吗?

1.反应原理 合成氨反应的化学方程式为 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) _________________________, Δ H<0,Δ S<0。 2.影响因素 降低 温度、_____ 增大 压强,有 (1)结合化学平衡移动规律可知,_____ 利于化学平衡向生成氨的方向移动。 (2)在一定的温度和压强下,反应物中氮气和氢气的体积比为 1∶3 时平衡混合物中氨的含量最高。 _____ 二、外界因素对合成氨反应速率的影响 (1)合成氨反应的速率与哪些因素有关? (2)合成氨时温度的控制考虑了哪些方面的因素? 1.浓度 在特定条件下,合成氨反应的速率与参加反应的物质的浓度的 增大 关系式为v=kc(N2)·c1.5(H2)·c-1(NH3),由关系式可知,_____ 降低 N 或H 的浓度,_____NH 的浓度,都有利于提高合成氨的速率。 2 2 3 高 ,反应进行得越快。 2.温度:温度越___ 3.催化剂:加入适宜的催化剂能降低合成氨反应的活化能,使 化学反应速率提高上万亿倍。 4.压强:压强越大,反应速率越快。 三、合成氨的适宜条件 (1)合成氨的适宜条件是什么? (2)合成氨的适宜条件的选择综合考虑了哪些因素? 1.合成氨反应条件的选择依据 反应速率 和_________ 反应限度 两个角度选择合成 工业生产中,必须从_________ 转化率 ,充分利 氨的适宜条件,既要考虑尽量增大反应物的_______ 产量, 用原料,又要选择较快的反应速率,提高单位时间内的____ 同时还要考虑设备的要求和技术条件。 低温 氮气 高温 高压 循 环使用 浓度 分离氨 2.实际生产中合成氨的适宜条件 (1)压强:加压有利于提高反应速率和原料的转化率,但要考虑 1×107Pa~1×108 Pa 。 设备和技术条件等,实际选择压强为___________________ (2)温度:高温有利于提高反应速率,低温有利于提高原料的转 700 K左右。 化率,还要考虑催化剂的活性,实际选择温度为____ 铁。 (3)催化剂:___ N2和H2 ,增大反应物浓度。 (4)浓度:①及时补充______ 3 ,减小生成物浓度。 ②及时分离出NH ___ 1.工业合成氨压强越高越好。( × ) 分析:压强太高对设备的要求高,会使得生产成本增加。 2.工业合成氨常将氨液化分离。( √ ) 分析:将氨液化分离有助于化学平衡正向移动。 3.合成氨反应加入催化剂能增大产率。( × ) 分析:催化剂不会影响平衡移动,对产率没有影响。 4.在合成氨生产中,达到高转化率与高反应速率所需要的条件 有时是相互矛盾的。( √ ) 分析:合成氨反应放热,要达到高转化率应低温,而温度太低 会使得反应速率太慢。 5.合成氨实际工业生产中反应物氮气和氢气的转化率相等。 ( × ) 分析:合成氨实际工业生产中,氮气与氢气的物质的量之比不 是1∶3,转化率不相等。 一、高压合成氨 1.合成氨工业的流程 原料气的制取 —净化—压缩—合成—分离— 液

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