2.4化学反应的调控课件上学期高二化学人教版选择性必修1

新课导入生活中化学反应的调控隔离可燃物、隔绝空气或降低温度延长食物储存时间

第四节化学反应的调控第二章化学反应速率与化学平衡1.合成氨的应用（固氮）：18世纪末，英国化学家克鲁克斯“先天下之忧而忧”，率先发出为了使子孙后代免于饥饿“向空气要氮肥”的号召。合成氨工业是关系我国国民经济的重要行业，是我国化肥工业的基础。氨是重要的化工原料，主要用于制造氮肥、硝酸、丁腈橡胶等；氨在冶金、机械加工、电子、造纸等行业用途广泛。信息资料合成氨反应条件与原理分析从化学平衡的视角分析，合成氨应该可行！

氧化法：N2(g)+O2(g)

2NO(g)常温K＝3.8×10－31

2.固氮的可行性分析：（1）从化学平衡的视角还原法：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)常温K＝5.0×108

（2）从化学反应的方向性视角：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1，ΔS＝－198.2J·mol－1·K－1自发性：常温（298K）下，ΔH－TΔS<0，能自发进行

信息资料合成氨知识回顾增大压强对合成氨反应的影响影响因素浓度温度压强催化剂增大合成氨的反应速率

提高平衡混合

物中氨的含量增大反应物浓度增大反应物浓度或减小生成物浓度升高温度降低温度增大压强使用催化剂无影响合成氨反应条件与原理分析

原理分析不同条件下，合成氨反应达到化学平衡时反应混合物中氨的含量(体积分数)温度/℃氨的含量/%0.1MPa10MPa20MPa30MPa60MPa100MPa20015.381.586.489.995.498.83002.2052.064.271.084.292.64000.4025.138.247.065.279.85000.1010.619.126.442.257.56000.054.509.1013.823.131.4合成氨反应条件与原理分析

数据分析图2：NH3的平衡体积分数随投料比变化的曲线n(N2):n(H2)≈1:3最优合成氨反应条件与原理分析

升高温度、增大压强、增大反应物浓度及使用催化剂等可以使合成氨的反应速率增大

降低温度、增大压强、增大反应物浓度等有利于提高平衡混合物中氨的含量合成氨反应条件与原理分析

数据分析工业合成氨适宜条件的选择原理分析实验分析合成氨时压强越大越好实际生产压强越大，对材料的强度和设备的制造要求就越高，需要的动力也越大大大增加生产投资，并可能降低综合经济效益我国的合成氨厂一般采用的压强为10MPa~30MPa工业合成氨适宜条件的选择

压强原理分析实验分析低温以提高平衡转化率温度降低会使化学反应速率减小实际生产达到平衡所需时间变长，工业生产中是很不经济在实际生产中一般采用的温度为400~500℃。工业合成氨适宜条件的选择

温度高温、高压下，N2和H2的化合反应仍然进行十分缓慢。

通常采用加入催化剂的方法，改变反应历程降低反应的活化能，使反应物在较低温度时能较快地发生反应合成氨工业中普遍使用的是以铁为主体的多成分催化剂，又称铁触媒工业合成氨适宜条件的选择

催化剂N2＋3H22NH3工业合成氨适宜条件的选择

催化剂

铁触媒在500℃左右时的活性最大，这也是合成氨一般选择400~500℃进行的重要原因。另外，为了防止混有的杂质使催化剂“中毒”，原料气必须经过净化。因吸附或沉积毒物而使催化剂活性降低或丧失的过程。工业合成氨适宜条件的选择

催化剂meiyangyang8602

温度/℃氨的含量/%0.1MPa10MPa20MPa30MPa60MPa100MPa20015.381.586.489.995.498.83002.2052.064.271.084.292.64000.4025.138.247.065.279.85000.1010.619.126.442.257.56000.054.509.1013.823.131.4

思考与交流：在温度与压强的最佳条件下，平衡混合物中氨的含量仍不高，怎么办？将氨及时分离出来，原料气循环使用。工业合成氨适宜条件的选择总结合成氨常用的生产条件：

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使用铁触媒作催化剂❊

温度：400~500℃❊

压强:10MPa~30MPa❊

将氨及时分离出来❊

原料气循环使用工业合成氨适宜条件的选择N2+H2干燥净化防止催化剂中毒N2+H2压缩机加压10MPa～30MPaN2+H2热交换N2+H2铁触媒400～500℃N2+H2+NH3冷却液态NH3N2+H2+NH3N2+H2充分利用能源增大压强促使化学平衡向生成氨气的方向移动原料气循环利用，提高原料利用率工业合成