化学反应的调控（化工生产条件的选择）课件高二化学人教版选择性必修11

选择性必修一第2章化学平衡化学反应的调控南山中学2026届化学备课组工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，其反应如下：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH＝−92.4kJ•mol−1常温：K＝5.0×108从化学平衡的视角分析，合成氨应该可行已知298K时：ΔH＝－92.4kJ·mol－1，ΔS＝－198.2J·mol－1·K－1。自发性：常温（298K）下，ΔH－TΔS<0，能自发进行工业合成氨——人工固氮实际上合成氨很难，为什么？18世纪末，有人试图在常温常压下合成氨，也有人在常温加压下进行实验。——都失败了

德国化学家哈伯向合成氨发起冲击。1908年7月，他在实验室用氮气和氢气在600℃、20MPa下得到了氨，但是产率只有2%。教材P47科学技术社会

工业生产中应该考虑那些问题呢？速率产率经济成本安全条件设备条件以工业合成氨生产条件的选择为例，研究化学反应的调控问题工业生产者追求：多、快、好、省（赚钱）工业生产必须满足的条件：①产品是国家或老百姓需要的②生产过程是安全环保绿色的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理论分析增大反应物浓度升高增大反应物浓度，降低生成物浓度降低增大增大使用无影响，但？N2+3H22NH3△H<0催化剂：接触面积、活性中心、催化效率等不同，转化率将不同温度/℃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）思考与讨论：压强温度：能耗问题、催化剂活性问题、平衡移动（产率问题）、副反应问题等压强：能耗问题、安全问题、设备要求问题等增大压强有利于提高平衡混合物中氨的含量从压强分析

实际工业生产：综合成本与设备耐压

10MPa~30MPa低温可以提高平衡混合物中氨的含量，能耗小从温度分析

实际工业生产：综合考虑速率、催化剂活性等，温度一般控制400~500℃催化剂——铁触媒铁触媒：主要成分Fe3O4助催化剂：K2O、Al2O3、CaO、MgO等含量小于催化剂总质量的9%，低压催化剂还增加了CoO（A201等）目前,合成氨工业中普遍使用的主要是以铁为主体的多成分催化剂,又称铁触媒.铁触媒在500℃左右时的活性最大,这也是合成氨反应一般选择在500℃左右进行的重要原因之一①压强：从化学反应速率与化学平衡考虑，压强越大越好。实际工业生产：综合成本与设备耐压

10MPa~30MPa③催化剂：增大化学反应速率，不改变平衡混合物的组成。

实际工业生产：现在常用铁触媒，其活性最好的温度为500℃左右。②温度：低温可以提高平衡混合物中氨的含量，但速率会减小。实际工业生产：综合考虑，温度一般控制400~500℃合成氨的适宜条件④浓度：增大反应物浓度，及时将氨气液化分离防催化剂中毒

工业上利用某可逆反应生产产品：

一般要使用催化剂：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；选择合适的温度：催化剂活性最大的温度；速率快选择合适的压强：既要考虑化学反应速率和化学平衡，还要考虑动力、材料、设备等。拓展——提升——应用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思考：哪些措施，是为了提高经济效益？生产流程目的目的目的明确目的可行性确定反应原理分析实验摸索找条件化学平衡设备可行成本核算如何为一个化学反应选择适宜的生产条件？反应速率课堂小结多快好省化学反应调控总目的：实现化工生产高效增值压强：加压或减压都需要能耗温度：考虑能耗、速率、转化率、催化剂活性等练习应用D思考：ABC如何实现？章末总结同学们自主完成下列表格高考真题训练工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖，我国目前氨的生产能力位居世界首位。请回答下列问题：(2)利于提高合成氨平衡产率的条件有

。A．低温

B．高温

C．低压

D．高压

E．催化剂AD-45(3)工业上通常采用铁触媒、在400~500℃和10~30MPa的条件下合成氨。研究表明，反应在以Fe为主体的多成分催化剂上可能通过图2机理进行(*表示催化剂表面吸附位，N2*表示被吸附于催化表面的N2)。判断上述反应机理中，速率控制步骤(即速率最慢步骤)为

(填步骤前的标号)，分析说明采用迅速冷却的方法将气态氨变成液态氨及时从平衡混合物中分离出去的目的是