高中化学 合成氨条件的选择

1、高中化学 合成氨条件的选择第1页，共12页，2022年，5月20日，8点10分，星期四一、合成氨的适宜条件的选择 化学反应速率和化学平衡知识的运用 选择适宜条件的依据、思路和方法： 合成氨的反应原理(方程式）： N2+3H2 2NH3(放热反应) 这是一个气体总体积缩小的、放热的可逆反应。 请思考这个反应的特点？第2页，共12页，2022年，5月20日，8点10分，星期四 工业上合成氨，主要要考虑哪些因素？ 根据化学反应速率的有关知识，思考：， ， 都可以使合成氨的化学反应速率增大。 增大压强 升高温度 使用催化剂 经济效益和社会效益： 速度要快，原料的利用率要高，单位时间的产量要高。另外还要

2、考虑生产中的消耗能源，原料，设备条件等因素。第3页，共12页，2022年，5月20日，8点10分，星期四 根据化学平衡的知识请思考：要增大平衡体系中氨的含量、增大原料的转化率可以采用哪些方法？ 增大压强，降低温度，减小生成物的浓度都可以提高原料的转化率。 下面请综合以上两方面的因素，并结合实际情况讨论实际生产中对压强、温度、浓度等条件的选择。第4页，共12页，2022年，5月20日，8点10分，星期四 N2+3H2 2NH3(放热反应)1、压强怎么选？ 分析：合成氨反应是体积缩小的气体反应，增大压强既可以增大反应速率，又能提高平衡混合物中氨的含量，所以理论上压强越大越好。 但是压强越大，对设备

3、的要求高、压缩H2和N2所需要的动力大，因此压强也不宜过高。第5页，共12页，2022年，5月20日，8点10分，星期四 综合以上两点，实际生产中压强一般选择在20MPa-50MPa之间。 2、温度怎么选择？ 因为正反应方向是放热的反应，所以降低温度有利于提高平衡混合物中氨的含量。 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。 催化剂要在一定温度下效果最好。第6页，共12页，2022年，5月20日，8点10分，星期四 综合以上因素，实际生产中温度一般选择在500（主要考虑催化剂的活性）左右。 3、用不用催化剂？ 使用催化剂能否提高合成氨的转化率？ 使用催化剂对反应

4、速率有何影响？ 实际生产中选用铁为主体的多成分催化剂（铁触媒），它在500时活性较高。第7页，共12页，2022年，5月20日，8点10分，星期四 4、浓度怎么定？H2和N2的比例怎么定？ 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。因此可以用保持一定的氮、氢浓度，减少氨气的浓度的方法，提高合成氨的效率和产量。 实际生产中的处理方法：及时将气态氨冷却液化而分离出去；及时补充氮气和氢气，使其保持一定的浓度。第8页，共12页，2022年，5月20日，8点10分，星期四 举例：在合成氨工业中，为增加氨气的日产量，在实现此目的的过程中与平衡移动无关的是 （ A）不断将氨分离出

5、来 （B） 使用催化剂 （C） 采用500的高温 （D）采用20-50Mp的压强第9页，共12页，2022年，5月20日，8点10分，星期四二、合成氨工业简介： 1、合成氨工业的流程原料气的制取净化压缩合成分离液氨 N2 H2 原料气的制取 N2：液化空气，蒸发分离出氮气 H2：用水和燃料在高温下制取。如：C + H2O（g） CO+H2，CO+H2O（g） CO2+H2 思考：1mol C能制取多少氢气？第10页，共12页，2022年，5月20日，8点10分，星期四 2、氨的合成： （1）主要设备：合成塔 （2）反应原理：N2+3H2 2NH3 高温高压催化剂 三、设想合成氨的发展前景参考：生物中植物对氮的需求；生物固氮的原理和条件；理想的人工固氮条件。第11页，共12页，2022年，5月20日，8点10分，星期四 练习：合成氨厂通过测定反应前后混合气体的密度来确定氨气的转化率。某工厂测得合成塔中N2、H2的混合气体密度为0.