【步步高】2014-2015学年高中化学 2.4《化学反应条件的优化——工业合成氨》2同课异构课件 鲁科版选修4.ppt

第第2 2章章 化学反应的方向、限度与速率化学反应的方向、限度与速率第第4 4节节 化学反应条件的优化化学反应条件的优化工业合成氨工业合成氨第四节 化学反应条件的优化 工业合成氨 合成氨反应的限度合成氨反应的限度 合成氨反应的速率合成氨反应的速率 合成氨的适宜条件合成氨的适宜条件 合成氨工业生产流程合成氨工业生产流程 合成氨工业发展现状及前景展望合成氨工业发展现状及前景展望分析：分析：合成氨的反应特点合成氨的反应特点 N2+3H2 2NH3 H0_反应正反应为_反应正反应为气体体积_的反应反应特点可逆放热减小生产宗旨生产宗旨 产品的产率高产品的产率高 （生产的多）（生产的多）化学反应限度问题化学反应限度问题 产品生产周期短产品生产周期短 （生产的快）（生产的快）化学反应速率问题化学反应速率问题（一一）合成氨的反应限度）合成氨的反应限度请同学们根据合成氨反应的特点，利用影响化学平衡移动的因素，分析什么条件有利于氨生成的多？_温、_压有利于化学平衡正向移动，N2、H2浓度比为_有利于化学平衡正向移动。高低1：3（二二）合成氨反应的速率）合成氨反应的速率结合影响反应速率的因素，思考什么条件 能使氨生成的快？升高温度增大压强增大反应物浓度使用催化剂(三三)合成氨的适宜条件的选择合成氨的适宜条件的选择据合成氨反应的特点应分别采取什么措施提高反应的平衡转化率和反应速率？请填写下表生成氨的浓度生成氨的浓度反应物的浓度反应物的浓度催化剂催化剂温度温度压强压强速率分析速率分析平衡分析平衡分析使使NH3生产的快生产的快使使NH3生产的多生产的多外界条件外界条件高压高压高压高压低温低温高温高温使用使用无影响无影响增大浓度增大浓度增大浓度增大浓度减小浓度减小浓度减小浓度减小浓度讨论：讨论：3 3、既然增大压强既可提高反应速率、既然增大压强既可提高反应速率,又可提高氨又可提高氨的产量的产量,那么在合成氨工业中压强是否越大越好？那么在合成氨工业中压强是否越大越好？4 4、合成氨中反应物浓度、合成氨中反应物浓度(气体体积比气体体积比)是如何确定是如何确定的的?2 2、既然降低温度有利于平衡向生成氨的方向移动，、既然降低温度有利于平衡向生成氨的方向移动，那么生产中是否温度越低越好？那么生产中是否温度越低越好？1 1、在合成氨工业中要使用催化剂，既然催化剂对在合成氨工业中要使用催化剂，既然催化剂对 化学平衡的移动没有影响，为什么还要使用呢？化学平衡的移动没有影响，为什么还要使用呢？(四四)工业流程工业流程 造气造气 净化净化 合成氨合成氨防催化防催化剂中毒剂中毒净化净化压缩压缩合成合成分离分离H2:N2（3:1)造气造气液氨液氨N2和和H2循环利用循环利用(五)现状及发展前景永永 利利 碱碱 厂厂 上海吴泾化工厂是年产30万吨氮肥的大型化肥厂应用结论，解决实际问题应用结论，解决实际问题研究过程已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H0其实验数据见表(1)应选用的温度是_。(2)应采用的压强是_，理由是_。450常压因为常压下SO2的转化率已经很高，若采用较大压强，SO2的转化率提高很少，但需要的动力更大，对设备的要求更高。1.氨的合成反应，生产中采用的适宜条件是（）。A、低温、高压、适当的催化剂B、高温、常压C、尽可能高温、高压D、适当的温度、适当的高压、适宜催化剂D练一练：练一练：2 2.合成氨中，原料气（合成氨中，原料气（N N2 2、H H2 2及少量的及少量的COCO、NHNH3 3混合气）在进入合成塔前常用醋酸二氨合混合气）在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜溶液来吸收原料气中的铜溶液来吸收原料气中的COCO，其反应是：，其反应是：（1 1）醋酸二氨合铜吸收）醋酸二氨合铜吸收COCO的生产适宜条件应是的生产适宜条件应是_。（2 2）吸收）吸收COCO后的醋酸铜氨液经过适当处理又可后的醋酸铜氨液经过适当处理又可再生，恢复其吸收的再生，恢复其吸收的COCO的能力以供循环使用。的能力以供循环使用。醋酸铜氨液再生的生产适宜条件应是醋酸铜氨液再生的生产适宜条件应是_。低温高压低温高压()()Cu NHAcCO NHCu NHAc CO3 233 3+(放热反应)高温低压高温低压1、氮气、氮气氮气氮气氧气氧气2、氢气、氢气煤、石油、天然气、石脑油等煤、石油、天然气、石脑油等CO+H2O（气）（气）CO2+H2 蒸发蒸发空气液化空气液化燃烧炭燃烧炭CO2N2除除CO2N2水煤气法水煤气法原料原料C+H2O（气）（气）CO+H2 与氧反应与氧反应氢氮比氢氮比平衡时平衡时NH3含量含量请你根据下表所给的数据分析催化剂对合成氨反应速率的影响：催化剂对合成氨反应速率的影响条件 E/KJ/mol K(催)/k(无)无催化剂3353.41012(100k)使用Fe催化剂167使用催化剂可使合成氨反应的速率提高上万亿倍。铁铁的的催催化化剂剂能能力力实验表明，在特定条件下，合成氨反应的速率与反应的物质的浓度的关系为=C(N2)C1.5(H2)C-1(NH3)增大N2H2浓度,将氨及时从混合气中分离出去