合成氨工业化学平衡原理的应用优秀课件.ppt
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1、第1页,本讲稿共29页复习目标复习目标1、理理解解勒勒夏夏特特列列原原理理的的涵涵义义;掌掌握握浓浓度度、温温度度、压压强强等等条条件件对对化化学学平平衡衡移移动动的影响。的影响。2、利利用用所所学学化化学学反反应应速速率率、化化学学平平衡衡的原理来解释生活、生产中的实际问题。的原理来解释生活、生产中的实际问题。第2页,本讲稿共29页一、合成氨条件的选择一、合成氨条件的选择问题问题1:请同学们写出合成氨的化学反应方程式,并请同学们写出合成氨的化学反应方程式,并 说明这个反应有什么特点?说明这个反应有什么特点?N2+3H2 2NH3特点:特点:a、可逆反应、可逆反应 b、正反应放热、正反应放热
2、c、正反应是气体体积减小的反应。、正反应是气体体积减小的反应。问题问题2:请同学们分析工业生产主要要考虑哪些问题?请同学们分析工业生产主要要考虑哪些问题?首首 要要:经济效益与社会效益经济效益与社会效益基本要求:基本要求:a、单位时间内产量高、单位时间内产量高 b、原料利用率高、原料利用率高反应速率问题反应速率问题化学平衡问题化学平衡问题第3页,本讲稿共29页问题问题3:根据以上要求,分别从化学反应速率和化学平根据以上要求,分别从化学反应速率和化学平衡两个角度分析合成氨的合适条件。衡两个角度分析合成氨的合适条件。填填 表表高高 温温高高 压压使使 用用高高 压压低低 温温无无 影影 响响第4页
3、,本讲稿共29页一、合成氨条件的选择一、合成氨条件的选择使用催化剂:使用催化剂:这样可以大大加快化学反应速率,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;提高生产效率,也提高了经济效益;选择合适的温度:选择合适的温度:500左右,该温度是合左右,该温度是合成氨催化剂的活性温度;成氨催化剂的活性温度;选择合适的压强:选择合适的压强:20MPa50MPa,该压强,该压强下进行生产,对动力、材料、设备等来说下进行生产,对动力、材料、设备等来说正合适。正合适。合成氨的适宜条件 实际生产中,还需将生成的实际生产中,还需将生成的NH3及时分离出及时分离出来,并不断向体系中补充来,并不断向
4、体系中补充N2、H2以增加反应物浓度,以增加反应物浓度,使平衡向合成氨的方向进行。使平衡向合成氨的方向进行。第5页,本讲稿共29页 已知:已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)+Q,2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)+Q回答下列问题:回答下列问题:(1)从影响速率和平衡的因素分析,要有利于)从影响速率和平衡的因素分析,要有利于NH3和和SO3的的生成,理论上应采取的措施是。实际生产生成,理论上应采取的措施是。实际生产中采取的措施分别是中中采取的措施分别是中。(2)在实际生产的合成氨过程中,要分离出氨气,目的是)在实际生产的合成氨过程中,要分离出氨气,目的是;而合成;而合成SO3过程
5、中,不需要分离出过程中,不需要分离出SO3,原因是,原因是。高温高压催化剂高温高压催化剂高温高压催化剂高温高压催化剂合成氨:高温、高压、催化合成氨:高温、高压、催化合成氨:高温、高压、催化合成氨:高温、高压、催化剂;合成剂;合成剂;合成剂;合成SO3SO3:高温、常压、催化剂。:高温、常压、催化剂。:高温、常压、催化剂。:高温、常压、催化剂。减少生成物浓度,使平衡向生成减少生成物浓度,使平衡向生成减少生成物浓度,使平衡向生成减少生成物浓度,使平衡向生成NHNH3 3方向移动方向移动方向移动方向移动该反应向生成该反应向生成该反应向生成该反应向生成SOSO3 3的方向进行程度大,达到平衡后的方向进
6、行程度大,达到平衡后的方向进行程度大,达到平衡后的方向进行程度大,达到平衡后SOSO2 2余量较少,故不余量较少,故不余量较少,故不余量较少,故不需要分离需要分离需要分离需要分离SOSO3 3思考思考1:第6页,本讲稿共29页 合成氨工业中,原料气(合成氨工业中,原料气(N2、H2及少量及少量CO、NH3的混合的混合气)在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜(气)在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜(I)溶液来吸收)溶液来吸收原料气中的原料气中的CO,其反应是:,其反应是:Cu(NH3)2Ac+CO+NH3 Cu(NH3)3AcCO+Q(1)必须除去原料气中)必须除去原料气中CO的原因是的原因是。(2)醋酸
7、二氨合铜()醋酸二氨合铜(I)吸收)吸收CO的生产适宜条件应是的生产适宜条件应是。(3)吸收)吸收CO后的醋酸铜氨溶液经过适当处理又可再生,后的醋酸铜氨溶液经过适当处理又可再生,恢复其吸收恢复其吸收CO的能力以供循环使用。醋酸铜氨溶液再生的的能力以供循环使用。醋酸铜氨溶液再生的生产适宜条件应是生产适宜条件应是_。除除CO的原因是防止合成塔中的催化剂中毒的原因是防止合成塔中的催化剂中毒吸收吸收CO的适宜条件应选择:低温、高压;的适宜条件应选择:低温、高压;高温低压。高温低压。思考思考2:第7页,本讲稿共29页思考思考3:有平衡体系:有平衡体系CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)+Q,为了增加
8、甲醇的产量,为了增加甲醇的产量,工厂应采取的正确措施是(工厂应采取的正确措施是()A、高温高压、高温高压 B、适宜温度高压催化剂、适宜温度高压催化剂C、低温低压、低温低压 D、低温高压催化剂、低温高压催化剂B第8页,本讲稿共29页 典型例题分析典型例题分析例例1、氯化铜溶液为淡蓝色,当加入浓盐、氯化铜溶液为淡蓝色,当加入浓盐酸后,溶液就会变成黄绿色,这种颜色酸后,溶液就会变成黄绿色,这种颜色变化是由下列可逆反应引起的:变化是由下列可逆反应引起的:Cu(H2O)42+4Cl-CuCl42-+4H2O下列方法能使溶液变成淡蓝色的是(下列方法能使溶液变成淡蓝色的是()A、加蒸馏水、加蒸馏水 B、加、
9、加AgNO3溶液溶液C、加、加NaCl溶液溶液 D、加盐酸、加盐酸AB第9页,本讲稿共29页 例例2、在氯化铁溶液中加入难溶于水的碳、在氯化铁溶液中加入难溶于水的碳酸钙粉末,观察到碳酸钙逐渐溶解,产生无酸钙粉末,观察到碳酸钙逐渐溶解,产生无色气体和红褐色沉淀,试解释观察到的现象。色气体和红褐色沉淀,试解释观察到的现象。解析:解析:FeCl3在溶液中能发生水解。在溶液中能发生水解。Fe3+3H2O Fe(OH)3+3H+(建立平衡),(建立平衡),加入加入CaCO3时,它能与时,它能与H+反应,放出反应,放出CO2气体,气体,并使并使H+浓度减少(条件改变),使平衡向正浓度减少(条件改变),使平
10、衡向正反应方向移动(平衡移动),生成的反应方向移动(平衡移动),生成的Fe(OH)3不断增加,从而产生红褐色沉淀(产生结不断增加,从而产生红褐色沉淀(产生结果)。果)。第10页,本讲稿共29页 例例3、BiCl3水解生成水解生成BiOCl(BiOCl难溶于水难溶于水).(1)BiCl3水解的反应方程式为:水解的反应方程式为:。(2)医药上把)医药上把BiOCl叫做次氯酸铋,分析这种名称是叫做次氯酸铋,分析这种名称是否合理:。否合理:。(3)把适量)把适量BiCl3溶于浓溶于浓NaCl溶液中或溶于含有少量盐溶液中或溶于含有少量盐酸的水中能得到澄清溶液,试用平衡移动原理分析可能酸的水中能得到澄清溶
11、液,试用平衡移动原理分析可能的原因:的原因:。BiClBiCl3 3+H+H2 2O O BiOCl+2HCl BiOCl+2HCl不合理;因为不合理;因为不合理;因为不合理;因为BiOClBiOCl中,中,中,中,ClCl的化合价为的化合价为的化合价为的化合价为-1-1价价价价 浓浓浓浓NaClNaCl溶液中,溶液中,溶液中,溶液中,Cl-Cl-抑制抑制抑制抑制BiClBiCl3 3的溶解,的溶解,的溶解,的溶解,使使使使BiBi3+3+的浓度减少;盐酸抑制的浓度减少;盐酸抑制的浓度减少;盐酸抑制的浓度减少;盐酸抑制BiBi3+3+的水解的水解的水解的水解 第11页,本讲稿共29页 例例4、
12、近年来,某些自来水厂在用液氯进行、近年来,某些自来水厂在用液氯进行消毒处理时还加入少量液氨,其反应的化学方程消毒处理时还加入少量液氨,其反应的化学方程式为式为NH3+HClO H2O+NH2Cl(一氯氨),(一氯氨),NH2Cl较较HClO稳定,试分析加液氨能延长液稳定,试分析加液氨能延长液氯杀菌时间的原因氯杀菌时间的原因?解析解析:液氨与次氯酸反应生成较:液氨与次氯酸反应生成较HClO稳定的稳定的NH2Cl后,不影响后,不影响HClO的杀菌效率,且由于反的杀菌效率,且由于反应可逆,随应可逆,随HClO消耗,平衡逆向移动,从而延消耗,平衡逆向移动,从而延长长HClO杀菌时间。杀菌时间。第12页
13、,本讲稿共29页四、化学平衡的有关计算四、化学平衡的有关计算程序法程序法1 1、建立解题程序模式、建立解题程序模式、建立解题程序模式、建立解题程序模式 mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g)起始浓度起始浓度起始浓度起始浓度转化浓度转化浓度转化浓度转化浓度平衡浓度平衡浓度平衡浓度平衡浓度2 2、确定关系、确定关系、确定关系、确定关系(1)(1)确定转化浓度是解题的关键确定转化浓度是解题的关键确定转化浓度是解题的关键确定转化浓度是解题的关键 (2)(2)反应物反应物反应物反应物:平衡浓度平衡浓度平衡浓度平衡浓度=起始浓度起始浓度起始浓度起始浓度-转化浓度转化浓度转化浓度转化浓度 生成物生成
14、物生成物生成物:平衡浓度平衡浓度平衡浓度平衡浓度=起始浓度起始浓度起始浓度起始浓度+转化浓转化浓转化浓转化浓 (3)(3)(4)(4)混合气体的平均分子量混合气体的平均分子量混合气体的平均分子量混合气体的平均分子量 数值之比等于方程式中相应物质系数之比。数值之比等于方程式中相应物质系数之比。数值之比等于方程式中相应物质系数之比。数值之比等于方程式中相应物质系数之比。3、依照题意,列式求解解题的突破点:由方程式系数求出由方程式系数求出由方程式系数求出由方程式系数求出 n平(生成物)=n转(生成物)n转(反应物)n平(反应物)第13页,本讲稿共29页1 1、在一定温度、压强和有催化剂存在条件下,将
15、、在一定温度、压强和有催化剂存在条件下,将、在一定温度、压强和有催化剂存在条件下,将、在一定温度、压强和有催化剂存在条件下,将N N2 2和和和和H H2 2按按按按1 1:3 3的体积比混合,当反应达平衡时,混合气中含有的体积比混合,当反应达平衡时,混合气中含有的体积比混合,当反应达平衡时,混合气中含有的体积比混合,当反应达平衡时,混合气中含有mm mol mol的的的的NHNH3 3,且,且,且,且NHNH3 3的体积分数量为的体积分数量为的体积分数量为的体积分数量为a%a%,求起始时,求起始时,求起始时,求起始时N N2 2、H H2 2的物的物的物的物质的量。质的量。质的量。质的量。设
16、起始状态设起始状态N N2 2为为x xmolmol,则,则H H2 2为为3 3x xmolmol N N2 2 3H3H2 2 2NH 2NH3 3起始物质的量起始物质的量(mol)(mol)x x 3 3x x 0 0转化物质的量转化物质的量(mol)m/2 3m/2 m(mol)m/2 3m/2 m平衡物质的量平衡物质的量(mol)(mol)mm由题给条件知由题给条件知a a%=%=第14页,本讲稿共29页2.2.将等物质的量的将等物质的量的A A,B B混合于混合于2L2L的密闭容器中,发生反应的密闭容器中,发生反应3A3A(气)(气)B B(气)(气)x Cx C(气)(气)2D2
17、D(气)(气)经经5min5min后达到平后达到平衡时,测知衡时,测知D D的浓度为的浓度为0.5mol/L0.5mol/L,AA:B=3B=3:5 5,C C的平均反应速的平均反应速率为率为0.1mol/Lmin0.1mol/Lmin。试求(。试求(1 1)A A的平衡浓度是多少?(的平衡浓度是多少?(2 2)B B的平均反应速率?(的平均反应速率?(3 3)x x?设A的起始浓度为xmol/L;B的平均反应速度为VB。3A(气)B(气)xC(气)2D(气)起始浓度(mol/L)x x 0 0转化浓度(mol/L)0.75 0.25 0.5平衡浓度(mol/L)0.15 0.5(1)由(x-
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- 合成氨 工业化学 平衡 原理 应用 优秀 课件
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