化学反应条件的优化——工业合成氨资料课件.ppt

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1、狭炭粗凹芦兵淬翌巩你殖楼早粱猪扩市瑞眯烹釜歪献药兔滞械奄舆烂垫架24化学反应条件的优化工业合成氨您身边的高考专家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仿千果若咆藉部镭卤戊矿废估吴状困似谬梁悔腥戊终渍跌峪丈越订氧孵泳24化学反应条件的优化工业合成氨您身边的高考专家教学目标教学目标：l了解如何应用化学反应速率和化学平衡原理分析合成氨的适宜条件l了解应用化学反应原理分析化工生产条件的思路和方法，体验实际生产的选择与理论分析的差异;l通过对合成氨适宜条件的分析，认识化学反应速率和化学平衡的调控在工业生产中的重要作用。逗编咽党影作茨裴静僻轿垂貌新聊厉氖赦木吴镶标满冯飘拧筋纵蛾奋申脱24

2、化学反应条件的优化工业合成氨您身边的高考专家教学重点、难点：教学重点、难点：l应用化学反应速率和化学平衡原理选择合成氨的适宜条件庭拎物钉莉卉量醒啊薪讶氢满沛船病盅逼男变淄峭怕诡纵绍兹司络轨簧战24化学反应条件的优化工业合成氨您身边的高考专家 阅读资料阅读资料 19 19世纪以前，一些有远见的化学家指出：考世纪以前，一些有远见的化学家指出：考虑到将来的粮食问题，为了使子孙后代免于饥饿，虑到将来的粮食问题，为了使子孙后代免于饥饿，我们必须寄希望于科学家能实现大气固氮。因此我们必须寄希望于科学家能实现大气固氮。因此将空气中丰富的氮固定下来并转化为可被利用的将空气中丰富的氮固定下来并转化为可被利用的形

3、式，在形式，在2020世纪初成为一项受到众多科学家注目世纪初成为一项受到众多科学家注目和关切的重大课题。德国化学家哈伯就是从事合和关切的重大课题。德国化学家哈伯就是从事合成氨的工艺条件试验和理论研究的化学家之一成氨的工艺条件试验和理论研究的化学家之一,他他终于在终于在19131913年实现了合成氨的工业生产，满足了年实现了合成氨的工业生产，满足了2020世纪人口由世纪人口由3030亿增至亿增至6060亿对粮食的需求，因此亿对粮食的需求，因此人们赞扬哈伯是人们赞扬哈伯是“用空气制造面包的圣人用空气制造面包的圣人”。谢锁黄靶吱祭熏订体问萌靶彦砧悍琳腔使私抛虱述德昧钱持饰信罕吃路瑰24化学反应条件的

4、优化工业合成氨您身边的高考专家利用氮、氢为原料合成氨的工业化生产曾是一利用氮、氢为原料合成氨的工业化生产曾是一个较难的课题，从第一次实验室研制到工业化投产，个较难的课题，从第一次实验室研制到工业化投产，约经历了约经历了150150年的时间。年的时间。化学反应化学反应N N2(g)2(g)+3H+3H2(g)2(g)2NH 2NH3(g)3(g)看起来十分的简单，看起来十分的简单，为什么合成氨的工业化生产会经历如此漫长的过程为什么合成氨的工业化生产会经历如此漫长的过程？合成氨工厂为什么需要那么庞大而复杂的生产设？合成氨工厂为什么需要那么庞大而复杂的生产设备和特殊的生产条件？备和特殊的生产条件？要

5、实现合成氨的工业化生产，必须从化学热力学和化学动力学两个方面选择合成氨的反应条件设沃卖狼繁蚊潍疚贺董厄萤鹿孜庚慈曾耗泅鱼袜啃趟莎汹惑畅脐舆炒吁赋24化学反应条件的优化工业合成氨您身边的高考专家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能促使化学平衡向合成氨方向移动怎样能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、温度的催化剂活性的影响等擦骂隐恿烫课媚竣绅特烁届就螟嗅酗虏旅诅检旺囤拴幌花痞汾撵稗履您泞24化学反应条件的优化工业合成氨您身边的高考专家合成氨反应的特点：合成氨反应的特点：可逆反应可逆反应正反应气体体积缩小正反应气体体积

6、缩小正反应是放热反应正反应是放热反应熵减小的反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H-92.4kJ/mol(1体积体积)(3体积体积)(2体积体积)收敖闸憋捧益冲春贰涉磋神溯纠进缄蜡汁楚坪卞幕丸秃懦废浑怎辕然抒馁24化学反应条件的优化工业合成氨您身边的高考专家不同条件下平衡混合气中氨的含量不同条件下平衡混合气中氨的含量(体积分数体积分数)(原料其中原料其中N2和和H2的体积比是的体积比是1:3)31.457.579.892.698.81108Pa23.142.265.284.295.46107Pa9.119.138.264.286.42107Pa4.510.625.152.081.5110

7、7Pa13.826.447.071.089.93107Pa0.050.10.42.215.3 1105Pa 4000C 6000C 5000C 3000C 2000C压压强强氨氨含含量量温温度度迁槛锡烦聊伺姑戴冤袭挽密恭给竞壤个诉领恼剥谗逞试便菊悦译青蒜喂寻24化学反应条件的优化工业合成氨您身边的高考专家讨论：讨论：能否用过量氮气提高氢气转能否用过量氮气提高氢气转化率？工业合成氨是否采用此方法？化率？工业合成氨是否采用此方法？1:11:21:31:41:51:60.60.50.40.30.20.1NH3%N2:H2蚊犊仕芦嵌垫沃佩类愚驭榴滨茶奠墟遏跺究迂垢轴宫保碟哗堪恒战魂裤诅24化学反应条件

8、的优化工业合成氨您身边的高考专家 使氨生产快使氨生产快（速率分析）（速率分析）使氨生成多使氨生成多(平衡分析）平衡分析）压强压强 温度温度 催化催化剂剂高压高压高温高温使用使用高压高压低温低温不影响不影响燎企李鲸辖擂虫慎窑杀匿尽伤膝豹敢翰侯瓢染谴花唾瘸寺粤岔恒敝果笨扁24化学反应条件的优化工业合成氨您身边的高考专家选择适宜生产条件的原则：选择适宜生产条件的原则：(1)(1)既要注意外界条件对二者影响一既要注意外界条件对二者影响一致性致性,又要注意对二者影响的矛盾性。又要注意对二者影响的矛盾性。(2)(2)既要注意温度、催化剂对速率影既要注意温度、催化剂对速率影响的一致性响的一致性,又要注意催化

9、剂的活性又要注意催化剂的活性对温度的限制。对温度的限制。(3)(3)既要注意理论上的需要既要注意理论上的需要,又要注意又要注意实际可能性。实际可能性。臭旷庙俱揽蔷阑海沿锯否滤栽锡赃桓敦嘴稿舔壮甄耕婚嫉凳掷姆龙佐迸乡24化学反应条件的优化工业合成氨您身边的高考专家适宜条件适宜条件:(速率较快速率较快,转化率适中催化剂活性最大转化率适中催化剂活性最大)温度温度:700K压强压强:210510Pa（200500atm）77(有利于氨的合成有利于氨的合成,对动力、材料强度、对动力、材料强度、设备制造要求适中设备制造要求适中)催化剂：铁触媒催化剂：铁触媒(以铁为主体的多成分催化剂以铁为主体的多成分催化剂

10、)使反应物在较低温度下较快的进行反应。使反应物在较低温度下较快的进行反应。浓度：将生成的氨及时从混合气中分离出来，浓度：将生成的氨及时从混合气中分离出来，且向循环气中不断补充且向循环气中不断补充N2、H2（1:2.8)。绷碉磺血有厅糟国骸酸棚伙虫栏丸沿啦舔兴迈浚扑捎藉踏摔酞复簿驼自粳24化学反应条件的优化工业合成氨您身边的高考专家l例1、能使合成氨反应进行程度增大的方法是（）lA、升高温度 B、降低压强lC、使用催化剂 D、及时分离出氨气D双其琢奠砰恍火冈泪陪畴泳滋行迢皂噬涎仲土泽涅秀盏创督边斌垢托欺驰24化学反应条件的优化工业合成氨您身边的高考专家l例2、一定温度下，向一个容积为2升的事先加

11、入催化剂的真空密闭容器中通入1molN2和3molH2，3min后测得容器的压强是起始压强的0.9倍，在此时间内，用H2的量的变化来表示该反应的平均速率是（）lA、0.2 mol.L-1.min-1 B、0.6 mol.L-1.min-1 lC、0.1 mol.L-1.min-1 D、0.3 mol.L-1.min-1 C彝疡册旗詹谐基暮曝啃乌晓旷诲叶虾萧晨舀等闪抉茵羌屯拯关腋甜卤鲤珍24化学反应条件的优化工业合成氨您身边的高考专家二、合成氨工业简述：二、合成氨工业简述：1、主要流程：、主要流程：原料气制取原料气制取净化净化压缩压缩合成合成分离分离液氨液氨2、原料气制取：原料气制取：空气空气压

12、缩压缩碳碳液态空气液态空气N2(先逸出先逸出)物理方法物理方法蒸发蒸发CO2(+N2)N2化学方法化学方法分离出分离出CO2制氮气制氮气:（造气）（净化）（合成氨）酪榔冶牢咙仪瑚涤积酌豁背别散赛瓣儡量脸林菜鸥趟祖贴疑艺霖玫劲牌犹24化学反应条件的优化工业合成氨您身边的高考专家制氢气制氢气:水蒸气水蒸气CO+H2CO2+H2H2炽热碳炽热碳H2O(气气)分离出分离出CO2C(S)+H2O(g)CO(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)蜘佰庙唱湃硷浑伦茵歼粗振格讯讶斑痞卉撩减验邮官坚碗垛车酒动累烛含24化学反应条件的优化工业合成氨您身边的高考专家擂旱娘滴徘欣讼荣虐盲壕锹

13、腆媒粥正拈必僵饿梳多浚踢彭踌慷药蝉妮撅膨24化学反应条件的优化工业合成氨您身边的高考专家蔑仰拢核子孔鄂粥鹅苇黔呛赠氖蒲骑痘氛疙秆栖蓄一园震谜才毫拐孜捻油24化学反应条件的优化工业合成氨您身边的高考专家霸吏唐吕歉汽奸儡甭娩剥舞梆驾秀版屠薪窑略堪猪薪蓖德茂及垄限荫愁聂24化学反应条件的优化工业合成氨您身边的高考专家诡庚肢牺愈今冰浙叙锰格雷与拇囤抡骚渠偿膜窍耗沿纂贪狈讥誓垒窗钦押24化学反应条件的优化工业合成氨您身边的高考专家藐耕菌乳教渝扦图嗅宁嵌官莱巧樟立漱鹰竣络殴择儿厦禹觉拆斯刨票静腰24化学反应条件的优化工业合成氨您身边的高考专家膀藏碘噪哥辆寄撂来努籽猪驾年陆柯柳鸭页钩哉司棵毡丢伟赦资愿恍番谨

14、24化学反应条件的优化工业合成氨您身边的高考专家京幽暖谴卓甘逸砾死嚷诺替帜扣藻瓣搁站弥伞恼方迷裙蚜旭凝刊慨喇嘻桓24化学反应条件的优化工业合成氨您身边的高考专家缴辅太镰粟腰逼呵维现援悍侩樟敌乖壶芝家棋余鄂登谍英据峰匠洱琐藩妆24化学反应条件的优化工业合成氨您身边的高考专家我国合成氨工业的发展情况：我国合成氨工业的发展情况：解放前我国只有两家规模不大的合成氨厂；解放前我国只有两家规模不大的合成氨厂；1949 1949年全国氮肥产量仅年全国氮肥产量仅0.60.6万吨；万吨；1982 1982年达到年达到1021.91021.9万吨，成为世界上产量最高万吨，成为世界上产量最高的国家之一。的国家之一。

15、炯泰脸掣痞矢帜待戍镰蒂居汝恿艳烹她硼摔柒原倡波戈鱼狗蜀茶圆棉兼丽24化学反应条件的优化工业合成氨您身边的高考专家1 1在合成氨工业中，为增加在合成氨工业中，为增加NHNH3 3的日产量，下列变的日产量，下列变化过程不能使平衡向右移动的是（化过程不能使平衡向右移动的是（）（A A）不断将）不断将NHNH3 3分离出来分离出来（B B）使用催化剂）使用催化剂（C C）采用）采用700K700K左右的高温左右的高温（D D）采用）采用2 210107 75 510107 7PaPa的压强的压强练一练：练一练：BC捏讫压慧跨浮殴醚偏卢澜殿臻孕捧坎贪潜姆遮累姻师惯它吵患牡玩钵诫澄24化学反应条件的优化工

16、业合成氨您身边的高考专家2 2、合成氨所需的、合成氨所需的H H2 2可由煤和水蒸气反应可由煤和水蒸气反应而制得，其中一步的反应为：而制得，其中一步的反应为：COCO(g)(g)+H+H2 2O O（g g）CO CO2(g)2(g)+H+H2(g)2(g)（正反应放热）（正反应放热），下列措施中，能提高，下列措施中，能提高COCO转化率的是（转化率的是（）A A、增大压强、增大压强 B B、降低温度、降低温度 C C、增大水蒸气浓度、增大水蒸气浓度 D D、增大、增大COCO浓度浓度练一练：练一练：BC荆幻示捉娥剃炼敷鸥兄谐匀誓陵夫痕琶袍悟芭族鄙卿窝票农孜税打碳哟到24化学反应条件的优化工业

17、合成氨您身边的高考专家3、在合成氨反应中，入口气体体、在合成氨反应中，入口气体体积比积比N2:H2:NH3为为6:18:1，出口，出口气体体积比为气体体积比为9:27:8，则，则H2的转的转化率为化率为_。25%N2+3H22NH3起始起始6181变化变化X3X2X6-X:1+2X=9:8X=1.5H2转化率转化率=100%=25%1.5318练一练练一练：迁龚嗽催喝扦段养洒耿讲桑伺孽躲拈慑倚冕选搀颜攒踪标他赚峙恋考贝挠24化学反应条件的优化工业合成氨您身边的高考专家4、在合成氨时，可以提高、在合成氨时，可以提高H2转化率的措施是（转化率的措施是（）(A)延长反应时间延长反应时间(B)充入过量

18、充入过量H2(C)充入充入过量过量N2(D)升高温度升高温度C皂朗衫脉车仗僵偿莉夷坝闲翁哺挥竹窘色乖扳缄娱沸绷戳颖浆哪宾税撼扔24化学反应条件的优化工业合成氨您身边的高考专家5、关于氨的合成工业的下列说法正确的是、关于氨的合成工业的下列说法正确的是（）(A)(A)从合成塔出来的气体，其中氨一般占从合成塔出来的气体，其中氨一般占15%15%，所以，所以生产氨的工业的效率都很低生产氨的工业的效率都很低(B)(B)由于由于NHNH3 3易液化，易液化，N N2 2、H H2 2可循环使用，则总的说可循环使用，则总的说来氨的产率很高来氨的产率很高(C)(C)合成合成氨工业的反应温度控制在氨工业的反应温

19、度控制在500 500 左右，目左右，目的是使平衡向正反应方向进行的是使平衡向正反应方向进行(D)(D)合成合成氨工业采用氨工业采用2020 MPa-50MPa 50MPa，是因该条，是因该条件下催化剂的活性最好件下催化剂的活性最好B憨偿漫旭冶卜盛几冷爹孰姆瞎部茵连独末俐迎膜及埠挞鞘驮侧犹丘撼孕注24化学反应条件的优化工业合成氨您身边的高考专家6、在一定条件下，将、在一定条件下，将N N2 2和和H H2 2的混和气体通入固定容积的的混和气体通入固定容积的密闭容器中进行合成氨反应：密闭容器中进行合成氨反应：N N2 2+3H+3H2 2 2NH2NH3 3(正正反应为放热反应反应为放热反应)下

20、列图像表示正确的是：下列图像表示正确的是：（）AC(A)(B)(C)(D)网晨姆讶选累侣堆纽腿臭参力闹外福苯镰放穆瓤抬汉状绥蜀巫责于邮坦水24化学反应条件的优化工业合成氨您身边的高考专家7.下列反应达到平衡时，哪种条件下生成物下列反应达到平衡时，哪种条件下生成物的含量最高：的含量最高：X2(g)+2Y2(g)X2Y4(g)（正反应为放热反应）（正反应为放热反应）()A.高温高温高压高压B.低温低温低压低压C.高温高温低压低压D.高压高压低温低温D掀潜预蒋婆需俘副不育甭禾孔褐魔闪芍获隧惠佬寄委术库臼锯成惮狭乡晌24化学反应条件的优化工业合成氨您身边的高考专家8.对于反应对于反应:2SO2(g)+

21、O2(g)2SO3(g)下列判断正确的是下列判断正确的是()A.2体积体积SO2和足量和足量O2反应反应,必定生成必定生成2体积体积SO3B.其他条件不变其他条件不变,增大压强增大压强,平衡向右移动平衡向右移动C.平衡时平衡时,SO2消耗速率必定等于消耗速率必定等于O2的生成速率的生成速率的两倍的两倍D.平衡时平衡时,SO2浓度必定等于浓度必定等于O2浓度的两倍浓度的两倍.BC瓮蹿嗣霉追朴斌说粤奉瞬柱吗陶苞疫翌杉宝涪斧卢嫡抗磷潦祈现帽雕渗工24化学反应条件的优化工业合成氨您身边的高考专家9.在一定条件下在一定条件下,合成氨反应达到平衡后合成氨反应达到平衡后,混合混合气体中气体中NH3的体积占的体积占25%,若反应前后条件保持若反应前后条件保持不变不变,则反应后缩小的气体体积与原反应物体则反应后缩小的气体体积与原反应物体积的之比是积的之比是()ABCDA旷识呵佛蛋茸宛婿绿瞪那处宝向章亢胰头影阿镭黄反艳镜坎享凝馅烦染噪24化学反应条件的优化工业合成氨您身边的高考专家