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文档简介
1、化学反应条件的优化,无锡市第一中学 戈云,饥饿的苏丹,自1784年发现氨以后,人们一直研究如何利用化学方法由N2和H2合成NH3 ,但直到1913年才实现了合成氨的工业化生产。,费雷兹哈伯,1909年,哈伯用金属锇粉末作催化剂,在500600 , 1.75107 2.00107 Pa下,获得氨的含量约6。,二十世纪九十年代,全球合成氨产量已达8.7107吨,为缓解人类面临的粮食危机做出了积极的贡献。,N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),已知298K时:H= -92.4kJmol-1, S = -198.2JK-1mol-1。 通过计算分析298K时,合成氨反应能否自发进行?,K= 4.1
2、106,G=H -TS = -92.4+298198.210-3 -33.3 kJmol-1,合成氨适宜条件的选择,高压,高温,使用,增大反应物浓度,合成氨适宜条件的选择,高压,低温,无影响,增大反应物浓度,高压,高温,使用,增大反应物浓度,减小生成物浓度,催化剂对合成氨反应速率的影响,合成氨的铁催化剂铁触媒,负载于催化剂多孔载体表面的催化剂为FeO (29%35%)和Fe3O4(55% 65%)的混合物经 H2还原后形成的活性铁微晶,载体是多孔的固体,每克表面积高达1001000m2。实验表明,该催化剂在700K左右的温度下活性最大,CO、CO2 、O2 、H2S 等物质能使催化剂中毒。,合
3、成氨工业生产流程示意图,化学反应的方向,化学反应的限度,化学反应的速率,合成氨反应能否自发进行?,怎样促使化学平衡向合成氨方向移动?,怎样提高合成氨反应速率?,适宜的合成氨条件,工艺流程,化学工艺学,高压对设备材质、加工制造的要求;温度对催化剂活性的影响,化学热力学,化学动力学,合成氨催化剂的研究进展,近年来科学家已发现钌系催化剂作合成氨催化剂,不仅活性比铁催化剂高1020倍,还可以使反应的起始温度降至300,压强降至3.5105Pa,转化率可达20%。,化学模拟生物固氮的研究,工业制造硫酸的主要反应为:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) H= -197kJmol-1SO3(g)+H2O(l)H2SO4(aq) 所用催化剂的主要成分为V2O5(6%12%)、K2SO4(17%20%)、SiO2(50%70%),能使催化剂中毒的物质有砷、硒、氟等。实验表明,该催化剂在450左右的温度下活性最大。,达到平衡时SO2转化率与温度、压强的关系,选择可逆反应条件时,既不能片面地追求高转化率,也不能只追求高反应速率,而应该寻找以较高的反应速率获得适当平衡转化率的反应条件,而催化剂可以改变反应历程,对调控反应速率具有重要意义。,启示,硫酸工业,硫酸是基础化学工业的重要产品,它是许多化学工业的原料,大量的用于制造化肥、农药、医药、染料、炸药、化学纤维等,它还广
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