人教版高二化学19合成氨条件的选择课件

人教版高二化学19合成氨条件的选择课件

合成氨条件的选择 一、合成氨的适宜条件的选择 — 化学反应速率 和 化学平衡 知识的运用 选择适宜条件的依据、思路和方法： 合成氨的反应原理(方程式） ： N 2 +3H 2 2NH 3 ( 放热反应) 这是一个 气体总体积缩小 的、 放热 的 可逆 反应。 请思考这个反应的特点？ 工业上合成氨，主要要考虑哪些因素？ 根据化学反应速率的有关知识，思考： ———————— ， —————— ， ———————— ， 都可以使合成氨的化学反应速率增大。 增大压强 升高温度 使用催化剂 经济效益和社会效益： 速度要快，原料的利用率要高，单位时间的产量要高。另外还要考虑生产中的消耗能源，原料，设备条件等因素。 根据化学平衡的知识请思考：要增大平衡体系中氨的含量、增大原料的转化率可以采用哪些方法？ 增大压强，降低温度，减小生成物的浓度都可以提高原料的转化率 。 下面请综合以上两方面的因素，并结合实际情况讨论实际生产中对 压强 、 温度 、 浓度 等条件的选择。 N 2 +3H 2 2NH 3 ( 放热反应) 1、压强怎么选？ 分析 ：①合成氨反应是体积缩小的气体反应，增大压强既可以增大反应速率，又能提高平衡混合物中氨的含量，所以理论上压强越大越好。 ②但是压强越大，对设备的要求高、压缩 H 2 和 N 2 所需要的动力大，因此压强也不宜过高。 综合以上两点，实际生产中压强一般选择在20 MPa---50MPa 之间。 2、温度怎么选择？ ①因为正反应方向是放热的反应，所以降低温度有利于提高平衡混合物中氨的含量。 ②可是温度越低，反应速率越小，达到平衡所需要的时间越长，因此温度也不宜太低。 催化剂要在一定温度下效果最好。 综合以上因素，实际生产中温度一般选择在500℃（主要考虑催化剂的活性）左右。 3、用不用催化剂？ 使用催化剂能否提高合成氨的转化率？ 使用催化剂对反应速率有何影响？ 实际生产中选用铁为主体的多成分催化剂（铁触媒），它在500℃时活性较高。 4、浓度怎么定？ H 2 和 N 2 的比例怎么定？ 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衡正向移动。因此可以用保持一定的氮、氢浓度，减少氨气的浓度的方法，提高合成氨的效率和产量。 实际生产中的处理方法：及时将气态氨冷却液化而分离出去；及时补充氮气和氢气，使其保持一定的浓度。 举例： 在合成氨工业中，为增加氨气的日产量，在实现此目的的过程中与平衡移动无关的是 （ A ）不断将氨分离出来 （ B ） 使用催化剂 （ C ） 采用500℃的高温 （ D ）采用20-50 Mp 的压强 二、合成氨工业简介： 1、 合成氨工业的流程 原料气的制取—净化—压缩—合成—分离—液氨 N 2 H 2 原料气的制取 N 2 ：液化空气，蒸发分离出氮气 H 2 ：用水和燃料在高温下制取。如： C + H 2 O（g） CO+H 2 ， CO+H 2 O（g） CO 2 +H 2 思考：1 mol C 能制取多少氢气？ 2、氨的合成 ： （1）主要设备：合成塔 （2）反应原理： N 2 +3H 2 2NH 3 高温高压 催化剂 三、设想合成氨的发展前景 参考：①生物中植物对氮的需求；②生物固氮的原理和条件；③理想的人工固氮条件。 练习 ：合成氨厂通过测定反应前后混合气体的密度来确定氨气的转化率。某工厂测得合成塔中 N 2 、H 2 的混合气体密度为0.553 g/l（ 标况），从合成塔中出来的混合气体在相同情况下密度为0.693 g/l， 求该合成氨厂氮气的转化率。