2.4化学反应的调控课件高二上学期化学人教版选择性必修1

第二章化学反应速率与化学平衡

第四节化学反应的调控学习目标1、通过工业合成氨适宜条件的选择和优化，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，体会化学反应原理的应用价值。用空气制造面包的天使用氯气制造化学武器的魔鬼新课导入增大化学反应速率单位时间内产率高增大化学反应限度原料的利用率高N2(g)+3H2(g)2NH3(g)该反应能不能发生?在什么样的条件下能更快、更多的获取氨气？反应方向反应速率反应限度合成氨的适宜条件已知298K时：ΔH＝-92.4kJ·mol-1

，ΔS＝-198.2J·K-1·mol-1请根据正反应的焓变和熵变分析298K下合成氨反应能否自发进行？ΔH-TΔS=－92.4kJ·mol-1－298K×(－0.1982kJ·K-1·mol-1)=－33.3364kJ·mol-1<0反应方向(1)常温(298K)下，ΔH－TΔS<0，能自发进行合成氨的适宜条件(2)焓变：ΔH<0，熵变：ΔS<0。N2(g)+3H2(g)2NH3(g)反应类型可逆反应反应能量正反应是放热，即焓减气体分子数正反应是气体分子数减少，即熵减合成氨的适宜条件体积变化正反应是气体体积缩小的反应合成反应的特点合成氨的适宜条件从反应速率的角度，如何选适合的条件反应？采取哪些措施有利于提高合成氨反应的速率？外界条件使NH3生产得多使NH3生产快从反应限度分析从反应速率分析压强温度催化剂反应物的浓度高压高压低温高温使用无影响增大浓度增大浓度合成氨的适宜条件反应速率通过分析，提高合成氨反应速率的措施：（1）升高温度；（2）增大压强；（3）增大氮气、氢气浓度（4）使用催化剂合成氨的适宜条件反应限度提高合成氨反应限度的措施：（1）降低温度；（2）增大压强；（3）增大氮气、氢气浓度

减小氨气浓度如果你是化工厂的老板，对工业生产你主要应考虑哪些问题？合成氨的化工生产条件调控反应原理化工生产氨的体积分数/%0压强/MPa2040608010080604020400℃时平衡体系内氨的体积分数压强可以选在10～30MPa之间合成氨的化工生产条件调控压强越大，对设备的要求高；压缩气体需要的动力大，成本高。(1)压强氨的体积分数/%0温度/℃20030040050060010090807060504030201010MPa下平衡体系内氨的体积分数实际生产中温度一般选择在400~500℃（主要考虑催化剂的活性）合成氨的化工生产条件调控正反应放热，降低温度有利于平衡正向移动;温度越低，速率越小，催化剂要在一定温度下催化活性最大。化工生产(2)温度反应原理条件Ea／kJ·mol-1k(催)/k(无)无催化剂使用铁催化剂

选用铁为主体的多成分催化剂（铁触媒）合成氨的化工生产条件调控化工生产3351673.4×1012(700K)(3)催化剂反应原理合成氨的化工生产条件调控(4)浓度

采取迅速冷却的方法，使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去，以促使化学平衡向生成NH3的方向移动。此外，如果让N2和H2的混合气体只一次通过合成塔发生反应也是很不经济的，应将NH3分离后的原料气循环使用，并及时补充N2和H2，使反应物保持一定的浓度，以利于合成氨反应。合成氨的化工生产条件调控合成氨生产流程示意图干燥净化压缩机加压10MPa~30MPa热交换冷却N2+H2N2+H2N2+H2N2+H2N2+H2NH3+N2+H2NH3+N2+H2液态NH3铁触媒400~500℃从化学平衡的角度分析，在氮气和氢气的物质的量比为1∶3时，平衡转化率最大。合成氨的化工生产条件调控及时将气态氨冷却液化分离出去，将氮气和氢气循环利用。N2和H2的物质的量比为1∶2.8反应原理化工生产外部条件工业合成氨的适宜条件压强温度催化剂浓度根据反应器可使用的钢材质量及综合指标等，实际选择压强为低压(1×107Pa)、中压(2×107Pa~3×107Pa)和高压(8.5×107Pa~1