2022年化学反应条件的优化工业合成氨教案.docx

《2022年化学反应条件的优化工业合成氨教案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年化学反应条件的优化工业合成氨教案.docx（10页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精选学习资料 - - - - - - - - - 老师姓名同学姓名学习必备欢迎下载填写时间年月日学科年级教材版本阶段 观看期第（）周 保护期老师课时统计第课时共课时课程名称教学目标教学重点教学难点课时方案上课时间年月日同步教学学问内容：在明白了化学平稳和化学反应速率的基础上学习氨的合成,挑选最优条件个性化学习问题解决:给同学巩固基础学问,明白并把握常见题型应用化学反应速率和化学平稳原理挑选合成氨的相宜条件 应用化学反应速率和化学平稳原理挑选合成氨的相宜条件老师活动同学活动导入：影响化学反应速率和化学平稳的重要因素有哪些？引同学回答出催化剂只能转变化学反应速率,不能转变化学平稳状态；今日这节课我

2、们就 看看如何利用化学反应的有关学问将一个化学反应实现工业化,我们以工业合 成氨为例；第一我们看看合成氨的有关背景；弗里茨 哈伯与合成氨合成氨从第一次试验室研制到工业化投产经受了约150 年的时间；德国科学家哈伯在 10 年的时间内进行了很多次的探究,单是查找高效稳固的催化剂,2 年间他们就进行了多达 6500 次试验,测试了 2500 种不同的配方,最终选定了一种合适的催化剂, 使合成氨的设想在1913 年成为工业现实； 鉴于合成氨工业的实现,瑞典皇家科学院于 1918 年向哈伯颁发了诺贝尔化学奖；合成氨反应是一个可逆反应 : N2g+3H2g 2NH3g 已知 298K 时 : H= -9

3、2.2KJ mol1 , S = -198.2J K1mol 1 请依据正反应的焓变和熵变分析298K 下合成氨反应能否自发进行？教学过程298K 下合成氨反应的平稳常数K 为 4.1 106（mol L12 同学运算, 看反应能不观看合成氨的化学反应,说明合成反应的特点：能自发发生N2g + 3H2g 2NH3g H -92.2kJ/mol 1 体积 3 体积 2 体积 一、合成氨反应的限度请利用化学平稳移动的学问分析什么条件有利于氨的合成；从图中可以看出降低温度、增大压强有利于化学平稳向生成氨的方向移动, N2、H2 体积比为 二、合成氨反应的速率1： 3 时平稳混合物中氨的含量最高；1、

4、你认为可以通过掌握那些反应条件来提高合成氨反应的速率？2、试验讨论说明, 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 : = CN2C1. 5H2C 1NH3 , 请你依据关系式分析：各物质的浓度对反名师归纳总结 NH 3第 1 页,共 6 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载应速率有哪些影响？可以实行哪些措施来提高反应速率？同学回答教学过程催化剂对合成氨反应速率的影响1. 条件 E /KJ/mol k 催/k 无 无催化剂335 3.4 1012700k 使用 Fe 催化剂167 上升温度增大压强增大反应物浓度使用

5、催化剂2. 增大 N2、H2 浓度 ,将氨准时从混合气中分别出去3. 使用催化剂可使合成氨反应的速率提高上万亿倍；三、合成氨的相宜条件合成氨的相宜条件的挑选名师归纳总结 外界条件使 NH 3 生产得快使 NH 3 生产得多第 2 页,共 6 页速率分析平稳分析压强高压高压温度高温低温催化剂使用无影响反应物的浓度增大浓度增大浓度生成物氨的浓度减小浓度减小浓度研讨的内容研讨的问题研讨的结论1、既然增大压强既可提压强怎么定？- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载高反应速率,又可提高氨的产量,那么在 合成氨工业中压强是 否越大越好？2、既然降低温

6、度有利于 平稳向生成氨的方向移 温度怎么挑选？动,那么生产中是否温 度越低越好3、催化剂对化学平稳的移动没有影响,在合成要不要用催化剂？氨工业中要不要使用催 化剂,为什么？1、压强怎么选？合成氨反应是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,同学摸索又能使平稳正向移动,所以理论上压强越大越好；但是压强越大,对设备的要求高、压缩 压强应符合实际科学技术；H2 和 N2 所需要的动力大,因此挑选综合以上两点 :依据反应器可使用的钢材质量及综合指标来挑选压强；2、温度怎么挑选？ 由于正反应方向是放热的反应,所以降低温度有利于平稳正向移动； 可是温度越低, 反应速率越小, 达到平稳所需要

7、的时间越长,因此温度也不宜太低； 催化剂要在肯定温度下催化活性最大；综合以上因素:实际生产中温度一般挑选在700K 左右（主要考虑催化剂的活性）；3、用不用催化剂？经济效益和社会效益要求化学反应速度要快,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）4、浓度怎么定？N2和 H2的比例怎么定？,它在 700K 时活性最高；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稳正向移动；从化学平稳的角度分析,在氮气和氢气的物质的量比为 1：3 时,平稳转化率最大,但是试验测得适当提高 N 2 的浓度,即 N2 和 H2 的物质的量比为 1：2.8 时,更

8、能促进氨的合成；实际生产中的处理方法：准时将气态氨冷却液化分别出去；准时将氮气和氢气循环利用,使其保持肯定的浓度；名师归纳总结 外部条件工业合成氨的相宜条件第 3 页,共 6 页压强依据反应器可使用的钢材质量及综合指标来挑选压强- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 温度 催化剂浓度学习必备欢迎下载相宜温度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 , 氨准时从混合气中分别出去合成氨的方程式（留意条件）【题】对于合成氨工业,只从提高原料转化率看,从以下条件中挑选最相宜的组合是（B）高温低温低压高压催化剂加氨除氨A.B.C.

9、 D.【题】在肯定条件下,可逆反应N23H22NH 3 H 0 达到平稳,当单独转变以下条件后,有关表达错误选项（CD ）A.加入催化剂, V 正、 V 逆都发生变化,且变化的倍数相等课堂练习名师归纳总结 - - - - - - -B.加压, V 正、 V 逆都增大,且V 正增大的倍数大于V 逆增大的倍数C.降温, V 正、 V 逆都减小,且V 正削减的倍数大于V 逆削减的倍数D.加入氩气, V 正、 V 逆都增大,且V 正增大的倍数大于V 逆增大的倍数【题】合成氨所需的H2 由炭和水蒸气反应制得,其中一步反应为COH2OgCO2H2 H 0 ,欲使 CO 的转化率提高,同时提高H 2 的产率

10、,可以实行的措施是（A ）A.增大水蒸气的浓度B.上升温度C.增大 CO 浓度D.增大压强【题】在肯定温度和压强下,在密闭容器中充入H 2、N2、NH 3,开头时其物质的量之比为3 ：1 ：1,反应达平稳后,H2、N 2、NH3 的物质的量之比为9 ：3 ：4,就此时 N 2 的转化率为（ A）A.10% B.20% C.15% D.30% 【题】在肯定条件下,2NH 33H2 N2,达到平稳时, NH3的转化率为50%,此时平稳混合气的密度与 NH 3 未分解时的密度之比为（B）A.：B.：C.：D.：第 4 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载

11、【题】在密闭容器中进行如下反应已达到平稳,N 23H2 2NH 3 H 0,其他条件不变时,如将平稳混合物中各物质的浓度都增大到原先的倍,就以下说法中正确选项（BD ）A.平稳不移动 B.平稳向正方向移动C.平稳向逆反应方向移动 D.NH 3的百分含量增加【题】在肯定条件下, 进入氨合成塔的混合气体中含 N 2 的体积分数为 22%,含 H2 的体积分数为 78%,经过合成反应达到平稳后,在相同的温度和压强下,气体的体积缩小至原体积的 95%,N 2 的转化率与下面接近的数值是（B）A.12.5% B.11.4% C.10.5% D.9% 【题】工业合成氨反应是 700 K 左右进行的,这主要

12、缘由是（D）A. 700 K 时此反应速率最快 C. 700 K 时氨的转化率最高B. 700 K 时氨的平稳浓度最大 D. 700 K 该反应的催化剂能发挥最大的作用【题】有关合成氨工业的说法中,正确选项（B）A.从合成塔出来的混合气体,其中NH 3只占 15%,所以生产氨的工厂效率都很低B.由于氨易液化,N 2、H2在实际生产中是循环使用,所以总体来说氨的产率很高C.合成氨工业的反应温度掌握在500左右,目的是使化学平稳向正反应方向移动D.合成氨厂采纳的压强是 2050 Mpa ,由于该压强下铁触媒的活性最大【题 10】一密封体系中发生反应：N 23H 2 2NH 3（正反应为放热反应）下

13、图为某一段时间段反应速率与反应进程的曲线关系图：回答以下问题： （）处于平稳状态的时间段是；（） t1、t3、t4 时刻,体系中分别是什么条件发生了变化？（）以下时间段中,氨的百分含量最高的是（）A. t1 B.t 2t3 C. t 3t4 D. t 5t6【题 11】 .向体积不变的密闭容器中充入 2 mol N 2 和 6 mol H 2,肯定条件下发生反应：N2g3H2g 2NH 3g,平稳时混合气共 7 mol ；令 a、b、c 分别代表 N2、H2、NH3起始加入的物质的量,保护温度不变,使达到平稳时各成分的百分含量不变；就：1如 a0,b0,就 c；2如 a0.7,b2.1,就：c

14、名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载这时反应向 进行；如要保护反应开头时即向该反应方向进行,c 的取值范畴是；3欲使起始反应保护向与（）相反的方向进行,就 b 的取值范畴是；课后作业本堂课教学方案完成情形： 照常完成 提前完成 延后完成,缘由同学的接受程度： 完成能接受 部分能接受 不能接受,缘由同学的课堂表现： 很积极 比较积极 一般 不积极,缘由同学上次作业完成情形：完成数量 % 已完成部分质量 分（ 5 分制）存在问题协作要求：家 长课后记学管师备注提交时间教研组长审批教研主任审批注：此表用作每次课的教学设计方案；名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 6 页