八年级物理上册 1.3《活动降落伞比赛》课件 （新版）教科版 (2835)(1)

1、化学反应条件的优化化学反应条件的优化-工业合成氨工业合成氨化学热化学热力学力学化学动化学动力学力学化学反应化学反应的方向的方向化学反应化学反应的限度的限度化学反应化学反应的速率的速率合成氨反合成氨反应能否自应能否自发进行？发进行？怎样能促怎样能促使化学平使化学平衡向合成衡向合成氨方向移氨方向移动？动？怎样能提怎样能提高合成氨高合成氨反应速率？反应速率？适宜的合成氨条件适宜的合成氨条件工艺流程工艺流程化学工艺学化学工艺学高压对设备材质、加工制造的要求、温度的催化剂活性的影响等一一 . 合成氨反应合成氨反应1. 合成氨反应的特点：合成氨反应的特点：可逆反应可逆反应正反应气态物质系数减小正反应气态物

2、质系数减小正反应是放热反应正反应是放热反应熵减小的反应熵减小的反应N2(g)+ 3H2(g) 2NH3(g) H -92.2kJ/mol(1体积体积) (3体积体积) (2体积体积) S = -198.2JKS = -198.2JK-1-1molmol-1-12.合成氨条件的选择合成氨条件的选择1）合成氨反应的限度）合成氨反应的限度 _ 温度、温度、_ 压压强有利于化学平衡向生成氨强有利于化学平衡向生成氨的方向移动的方向移动，N2、H2体积体积比为比为_时平衡混时平衡混合物中氨的含量最高合物中氨的含量最高。2）合成氨反应的速率）合成氨反应的速率 实验研究表明，在特定条件下，合成氨反应的实验研究

3、表明，在特定条件下，合成氨反应的速率与反应的物质的浓度的关系为速率与反应的物质的浓度的关系为:降低降低增大增大1：3 =C(N2)C1.5(H2)C-1(NH3).增大增大N2、H2浓度，将氨及时从混合物中分离浓度，将氨及时从混合物中分离 出去出去.增大压增大压强强.升高温度升高温度 .使用催化剂使用催化剂二二.合成氨的适宜条件合成氨的适宜条件使用催化剂可使合成氨反应的速率提高使用催化剂可使合成氨反应的速率提高上万亿倍。上万亿倍。【交流研讨】 研讨的内容研讨的内容研讨的问题研讨的问题 1、既然增大压强既可提、既然增大压强既可提高反应速率，又可提高氨高反应速率，又可提高氨的产量，那么在合成氨工的

4、产量，那么在合成氨工业中压强是否越大越好？业中压强是否越大越好？压强怎么定？压强怎么定？2、既然降低温度有利于、既然降低温度有利于平衡向生成氨的方向移动平衡向生成氨的方向移动，那么生产中是否温度越，那么生产中是否温度越低越好？低越好？3 、催化剂对化学平衡的移动催化剂对化学平衡的移动没有影响，没有影响， 在合成氨工业中在合成氨工业中要要不要使用催化剂不要使用催化剂，为什么？，为什么？温度怎么选择？温度怎么选择？要不要用催化要不要用催化剂？剂？ 1、压强怎么选？、压强怎么选？ 分析：分析： 合成氨反应是气态物质系数减小的气体反合成氨反应是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

5、能使平应，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。衡正向移动，所以理论上压强越大越好。 但是压强越大，对设备的要求高、压缩但是压强越大，对设备的要求高、压缩H2和和N2所需要的动力大，因此选择压强应符合实所需要的动力大，因此选择压强应符合实际科学技术。际科学技术。 综合以上两点综合以上两点:根据反应器可使用的钢材质根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强。实际生产中压强一量及综合指标来选择压强。实际生产中压强一般选择在般选择在200500大气压之间。大气压之间。 2、温度怎么选择？、温度怎么选择？ 分析：分析： 因为正反应方向是放热的反应，所以降低温度因为

6、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。有利于平衡正向移动。 可是温度越低，反应速率越小，达到平衡所需可是温度越低，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。要的时间越长，因此温度也不宜太低。 催化剂要在一定温度下催化活性最大。催化剂要在一定温度下催化活性最大。 综合以上因素综合以上因素:实际生产中温度一般选择在实际生产中温度一般选择在700K左右（主要考虑催化剂的活性）。左右（主要考虑催化剂的活性）。 3、用不用催化剂？、用不用催化剂？ 实际生产中选用铁为主体的多成分催化剂实际生产中选用铁为主体的多成分催化剂（铁触媒），它在（铁触媒），它在700K时活性最高

7、。时活性最高。 分析分析: 经济效益和社会效益要求化学反应速度要快，经济效益和社会效益要求化学反应速度要快， 原料的利用率要高，单位时间的产量要高。原料的利用率要高，单位时间的产量要高。 4、浓度怎么定？、浓度怎么定？ N2 和和H2的比例怎么定？的比例怎么定？ 增大反应物的浓度可以增大反应速率，减小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的角度分析，在氮气和氢气的物质的量比为1：3时，平衡转化率最大，但是实验测得适当提高时，平衡转化率最大，但是实验测得适当提高N2的浓度，即

8、的浓度，即N2和和H2的物质的量比为的物质的量比为1：2.8时，更时，更能促进氨的合成。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。即其保持一定的浓度。即N2和和H2的物质的量比为的物质的量比为1：2.8外部条件外部条件工业合成氨的适宜条件工业合成氨的适宜条件压强压强温度温度催化剂催化剂浓度浓度【总结】【总结】 合成氨的适宜条件合成氨的适宜条件根据反应器可使用的钢材质根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强量及综合指标来选择压强 适宜温度

9、适宜温度 700K左右左右使用铁触媒作催化剂使用铁触媒作催化剂N2和和H2的物质的量比为的物质的量比为1：2.8的投的投料比料比, 氨及时从混合气中分离出去氨及时从混合气中分离出去 练一练练一练1.合成氨所需的合成氨所需的H2可由煤和水蒸气反应而制可由煤和水蒸气反应而制得，其中一步的反应为：得，其中一步的反应为： CO(g)+H2O（g） CO2(g)+H2(g)（正反（正反应放热），下列措施中，能提高应放热），下列措施中，能提高CO转化率转化率的是（的是（ ）A、增大压强、增大压强 B、降低温度、降低温度 C、增大水蒸气浓度、增大水蒸气浓度 D、增大、增大CO浓度浓度2. 合成氨工业中，除了采用高压，加入催化剂外，还要合成氨工业中，除了采用高压，加入催化剂外，还要把温度提高到把温度提高到700K左右，其原因和目的是（左右，其原因和目的是（ ） A 提高氢气的转化率提高氢气的转化率 B提高氨的产率提高氨的产率C适当提高氨的合成速率适当提高氨的合成速率D催化剂在催化剂在700K左右时活性最大左右时活性最大工业上利用某可逆反应生产产品：工业上利用某可逆反应生产产品： 一般要一般要使用催化剂使用催化剂：这样可以大大加快化学：这样可以大大加快化学反应速率，提高生产效率，也提高了经济效益；反应速率，提高生产效率，也提高