2018-2019版高中化學 第2章 化學反應的方向、限度與速率 第4節(jié) 化學反應條件的優(yōu)化——工業(yè)合成氨課件 魯科版選修4.ppt

《2018-2019版高中化學 第2章 化學反應的方向、限度與速率 第4節(jié) 化學反應條件的優(yōu)化——工業(yè)合成氨課件 魯科版選修4.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019版高中化學 第2章 化學反應的方向、限度與速率 第4節(jié) 化學反應條件的優(yōu)化——工業(yè)合成氨課件 魯科版選修4.ppt（30頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第4節(jié) 化學反應條件的優(yōu)化工業(yè)合成氨,第2章 化學反應的方向、限度與速率,學習目標定位 1.應用化學反應速率和化學平衡原理，會選擇合成氨的適宜條件。 2.體會應用化學原理選擇化工生產(chǎn)條件的思路和方法。,新知導學,達標檢測,內(nèi)容索引,新知導學,一、合成氨反應的限度、速率,1.合成氨反應的特點 合成氨反應：N2(g)3H2(g)2NH3(g)。已知298 K時：H92.2 kJmol1，S198.2 Jmol1K1。 (1)可逆性：反應為 反應。 (2)體積變化：正反應是氣體體積 的反應。 (3)焓變：H 0，熵變S 0。 (4)自發(fā)性：常溫(298 K)下，HTS 0，能自發(fā)進行。,可逆,縮小,

2、2.提高合成氨反應速率和平衡轉(zhuǎn)化率的條件比較,高壓,高溫,使用,高壓,低溫,無影響,高壓,使用,增大,增大,降低,合成氨反應條件和選擇依據(jù) 提高H2轉(zhuǎn)化率的措施有降溫、加壓、增大N2濃度、降低NH3濃度。,解析 要使氫氣的轉(zhuǎn)化率增大，需使平衡向正反應方向移動，根據(jù)合成氨反應的特點，由于正反應為放熱反應，需降低溫度；正反應為氣體總體積減小的反應，需增大壓強；另外還可通過及時分離出部分氨氣，減小生成物濃度的方法，促使平衡右移，故D項正確。,例1 可逆反應3H2(g)N2(g)2NH3(g) H0，達到平衡后，為了使H2的轉(zhuǎn)化率增大，下列選項中采用的三種方法都正確的是 A.升高溫度，減小壓強，增加氮

3、氣 B.降低溫度，增大壓強，加入催化劑 C.升高溫度，增大壓強，增加氮氣 D.降低溫度，增大壓強，分離出部分氨,答案,解析,解析 對于化學反應N2(g)3H2(g)2NH3(g)，催化劑只能降低反應的活化能，提高反應速率，縮短達到平衡狀態(tài)所用的時間，不能使化學平衡發(fā)生移動。高壓能提高反應速率，縮短達到平衡狀態(tài)所用的時間，也能使化學平衡向生成NH3的方向移動。,例2 對于合成氨的反應來說，使用催化劑和施加高壓，下列敘述中正確的是 A.都能提高反應速率，都對化學平衡狀態(tài)無影響 B.都對化學平衡狀態(tài)有影響，都不影響達到平衡狀態(tài)所用的時間 C.都能縮短達到平衡狀態(tài)所用的時間，只有壓強對化學平衡狀態(tài)有影

4、響 D.催化劑能縮短反應達到平衡狀態(tài)所用的時間，而壓強無此作用,答案,解析,二、工業(yè)合成氨的適宜條件,1.工業(yè)合成氨的適宜條件,700 K,鐵觸媒,12.8,氨,2.問題討論 (1)壓強：目前我國合成氨廠一般采用的壓強在11071108 Pa，不采用更高壓強的理由是： 、_ _，因此選擇壓強應符合實際科學技術(shù)。 (2)溫度：升高溫度能提高化學反應速率，但工業(yè)合成氨溫度不能太高的理由是 。 。,壓強越大，對設備的要求越高,壓縮H2和N2所需要,的動力越大,合成氨反應為放熱反應，升高溫度，轉(zhuǎn)化率降低,700 K催化劑活性最大，升高溫度，催化劑活性減弱,合成氨反應條件和選擇依據(jù) 工業(yè)生產(chǎn)中，必須從反

5、應限度和反應速率兩個角度選擇合成氨的適宜條件，既要考慮盡量增大反應物的轉(zhuǎn)化率，充分利用原料，又要選擇較快的反應速率，提高單位時間內(nèi)的產(chǎn)量，同時還要考慮設備的要求和技術(shù)條件。,例3 下列有關(guān)合成氨工業(yè)的敘述，可用勒夏特列原理來解釋的是 A.使用鐵觸媒，使N2和H2混合氣體有利于合成氨 B.高壓比常壓條件更有利于合成氨的反應 C.500 左右比室溫更有利于合成氨的反應 D.合成氨時采用循環(huán)操作，可提高原料的利用率,解析 催化劑不影響平衡移動；合成氨采用500 是綜合考慮反應速率、轉(zhuǎn)化率及催化劑的活性溫度；采用循環(huán)操作與平衡移動無關(guān)。,答案,解析,知識總結(jié),合成氨反應中，反應物的轉(zhuǎn)化率并不高，如果讓

6、N2和H2的混合氣體只一次通過合成塔起反應是很不經(jīng)濟的，應將分離NH3后的未轉(zhuǎn)化的合成氣進行循環(huán)使用，并及時補充N2和H2，使反應物保持一定的濃度，有利于合成氨反應的進行。,(1)應選擇的溫度是_，理由是_ _。 (2)應采用的壓強是_，理由是_ _。,例4 已知2SO2(g)O2(g) 2SO3(g) H”或“”)0。實際生產(chǎn)條件控制在250 、1.3104 kPa左右，選擇此壓強的理由是_ _。,答案,解析,在250 、1.3104 kPa下，CO的轉(zhuǎn)化率已較高，再增大壓強CO的轉(zhuǎn)化率提高不大，而生產(chǎn)成本增加，經(jīng)濟效益低,解析 從圖像來看，隨著溫度的升高，CO的轉(zhuǎn)化率變小，故Hv正。圖中t3時刻比原來的速率大，而且變化過程中v逆v正，說明平衡未被打破，所以應該是催化劑導致的。圖中t4時刻的變化，v逆、v正都減小且v逆v正，所以不可能是溫度的影響，應該是壓強減小了，使平衡向逆反應方向移動了。,1,2,3,4,5,6,(2)t1、t3、t4時刻，體系中分別是什么條件發(fā)生了改變？_、_、_。 (3)下列時間段中，氨的百分含量最高的是_。 A.0t1 B.t2t3 C.t3t4 D.t5t6,答案,1,2,3,4,5,6,溫度升高,加入催化劑,壓強減小,A,