《化学反应条件的优化-工业合成氨》参考课件3

第4节化学反应条件的优化——工业合成氨

第2章化学反应的方向、限度与速率化学反应条件的优化——工业合成氨

目标定位自我检测学习探究知识回顾本节知识目录探究点一合成氨反应的限度、速率探究点二合成氨的适宜条件学习目标定位1.能做到应用化学反应速率和化学平衡原理，选择合成氨的适宜条件。2.体会应用化学原理选择化工生产条件的思路和方法。

学习重难点：合成氨的适宜条件。知识梳理温度越高，反应速率越大升高温度，平衡向吸热方向移动压强越大，反应速率越大增大压强，平衡向气态物质系数减小的方向移动正催化剂加快反应速率；受温度影响较大催化剂对平衡移动无影响反应物浓度越大，反应速率越大增大反应物浓度，平衡正向移动④正反应是放热反应。降低温度、增大压强有利于化学平衡向生成氨的方向移动，且N2、H2体积比为1∶3时平衡混合物中氨的含量最高。学习探究探究点一：合成氨反应的限度、速率

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？答案合成氨反应的特点有①可逆反应；②常温下能自发的反应；③正反应气态物质系数减小；学习探究使用催化剂升高温度增大压强增大反应物浓度N2、H2使用催化剂3.利用条件对反应速率的影响分析。归纳总结使NH3生产得快和使NH3生产得多的条件条件速率分析平衡分析压强温度催化剂反应物的浓度高压高压高温低温使用无影响增大浓度增大浓度活学活用DC学习探究探究点二：合成氨的适宜条件

工业合成氨对各种外界条件选择的理由1．压强：高压理由：合成氨反应是正反应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，又能使平衡正向移动，所以理论上压强越大越好。但是压强越大，对设备的要求越高、压缩H2和N2所需要的动力越大，因此选择压强应符合实际科学技术。2．温度：700K理由：(1)因为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。但是温度越低，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。(2)主要原因为催化剂在该温度下活性最大。学习探究N2和H2的物质的量之比为1∶2.8的投料比，氨及时从混合气中分离出去3．浓度：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N2的浓度，即N2和H2的物质的量之比为1∶2.8时，更能促进氨的合成。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。理由：经济效益和社会效益要求化学反应速率要快，原料的利用率要高，单位时间的产量要高。实际生产中选用铁为主体的多成分催化剂(铁触媒)，它在700K时活性最高。4．催化剂：使用铁触媒作催化剂理由：归纳总结合成氨的适宜条件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来选择压强适宜温度，700K左右使用铁触媒作催化剂N2和H2的物质的量比为1∶2.8的投料比，氨及时从混合气中分离出去学习探究合成氨流程简图合成塔氨分离器液氨水冷器循环气体压缩机循环压缩机氢氮混合气活学活用DB学习小结自我检测DC自我检测A自我检测题目解析A自我检测在①中增加N2，故H2的转化率增大，即②＞①