高中化學(xué)《化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化——工業(yè)合成氨》精品.ppt

第4節(jié) 化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化 -工業(yè)合成氨,于1931年獲諾貝爾化學(xué)獎,于1918年獲諾貝爾化學(xué)獎,于2007年諾貝爾化學(xué)獎,格哈德.埃特爾,分析該反應(yīng)的特點：,N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),已知298K時: H= -92.2KJmol-1 S = -198.2JK-1mol-1,【問題】如果你是合成氨工廠的廠長的話，工業(yè)生產(chǎn)時你主要考慮哪些問題？,經(jīng)濟(jì)效益和社會效益,增大化學(xué)反應(yīng)速率,單位時間內(nèi)產(chǎn)率高,增大化學(xué)反應(yīng)限度,原料的利用率高,另外還要考慮生產(chǎn)中的消耗能源、原料來源、設(shè)備條件、環(huán)境保護(hù)等因素。,影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的重要因素有哪些?,溫度越高,反應(yīng)速率越大,壓強(qiáng)越大,反應(yīng)速率越大,催化劑加快反應(yīng)速率,反應(yīng)物濃度越大,反應(yīng)速率越大,升高溫度,平衡向吸熱反應(yīng)方向移動,增大壓強(qiáng),平衡向氣體體積減小的方向移動,催化劑對平衡無影響,增大反應(yīng)物濃度,平衡正向移動,合成氨的適宜條件的選擇,反應(yīng)物的濃度,催化劑,溫度,壓強(qiáng),增大反應(yīng)速率,外界條件,增大反應(yīng)限度 平衡分析,【學(xué)以致用】,N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H= -92.2KJmol-1,【交流研討】,1、既然增大壓強(qiáng)既可提高反應(yīng)速率，又可提高氨的產(chǎn)量，那么在合成氨工業(yè)中壓強(qiáng)是否越大越好？,壓強(qiáng)怎么定？,2、既然降低溫度有利于平衡向生成氨的方向移動，那么生產(chǎn)中是否溫度越低越好？,3、 催化劑對化學(xué)平衡的移動沒有影響， 在合成氨工業(yè)中要不要使用催化劑，為什么？,溫度怎么選擇？,要不要用催化劑？,討論結(jié)束后， 1、2、3組分別展示第1、2、3個問題答案； 4、5、6組分別對1、2、3組進(jìn)行評價補(bǔ)充。,1、壓強(qiáng)怎么選？,1組展示、4組進(jìn)行評價補(bǔ)充。,2、用不用催化劑？,2組展示、5組進(jìn)行評價補(bǔ)充。,催化劑對合成氨反應(yīng)速率的影響,使用催化劑可使合成氨反應(yīng) 的速率提高上萬億倍。,【數(shù)據(jù)支持】,3、溫度怎么選擇？,3組展示、6組進(jìn)行評價補(bǔ)充。,課本68頁第二自然段,研討的結(jié)果,？,【信息支持】,一定溫度壓強(qiáng)下、氮氣、氫氣的投料比與平衡時氨氣含量的關(guān)系,實驗研究表明，在特定條件下，合成氨反應(yīng)的速率與反應(yīng)的物質(zhì)的濃度的關(guān)系為: =C(N2)C1.5(H2)C-1(NH3),【分析】 （1）各物質(zhì)的濃度對反應(yīng)速率有哪些影響？ （2）增大哪種反應(yīng)物的濃度對反應(yīng)速率影響更大一些？氨為什么要及時分離？ （3）氮氣和氫氣投料比為什么是 1:2.8 ? （4）氮氣氫氣為什么循環(huán)使用？,閱讀課本第67頁最后一自然段至68頁,表四,研討的結(jié)果,適宜溫度 700K左右,使用鐵觸媒作催化劑,氮氣和氫氣投料比1:2.8 氨及時分離、氮氣氫氣循環(huán)利用,濃度,高壓 107-108Pa,加壓,抽離液氨,分離液氨,除去氣體中的 油霧、水，防 止催化劑中毒,合成氨車間外貌,*一般要使用催化劑： *選擇合適的溫度： *選擇合適的壓強(qiáng)：,【小結(jié)反思】,這樣可以大大加快化學(xué)反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率，也提高了經(jīng)濟(jì)效益；,既要考慮化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡，還要考慮動力、材料、設(shè)備等。,該溫度是催化劑活性最大的溫度；,工業(yè)生產(chǎn)中化學(xué)反應(yīng)條件優(yōu)化的原則：,合成氨反應(yīng)是一個可逆反應(yīng): N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),已知常溫時: H= -92.2KJmol-1 S = -198.2JK-1mol-1,常溫下合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)K為.（molL-1)-2,【信息支持】,從反應(yīng)條件的選擇的角度分析: 你認(rèn)為合成氨工業(yè)的發(fā)展方向是怎樣的？,提出固氮酶活性中心的結(jié)構(gòu)模型,盧嘉錫,（1）從理論上分析，為了使二氧化硫盡可能轉(zhuǎn)化為三氧化 硫，可控制的條件是 （高、低？）溫， （高、低？）壓 （2）實際生產(chǎn)中，選定400500作為操作溫度其原因是 。 （3）實際生產(chǎn)中，采用的壓強(qiáng)為常壓，其原因是 。 （4）在生產(chǎn)中，通入過量空氣的目是