高一化學(xué)合成氨條件的選擇ppt課件

1、合成氨條件的選擇合成氨條件的選擇12022-4-19氨氨 的的 用用 途途NH3醫(yī)藥醫(yī)藥制冷制冷劑劑染料染料化肥化肥纖維纖維22022-4-19問題：問題：請同學(xué)們分析工業(yè)生產(chǎn)主要要考慮哪請同學(xué)們分析工業(yè)生產(chǎn)主要要考慮哪些問題？些問題？首要：首要：經(jīng)濟效益經(jīng)濟效益基本要求：基本要求：a、反應(yīng)快、反應(yīng)快b、原料利用率高、原料利用率高c、單位時間內(nèi)產(chǎn)量高、單位時間內(nèi)產(chǎn)量高提高反應(yīng)速率提高反應(yīng)速率提高平衡混合物中氨百分含量提高平衡混合物中氨百分含量提高反應(yīng)速率提高反應(yīng)速率提高平衡混合物中氨百分含量提高平衡混合物中氨百分含量32022-4-19低低 溫溫42022-4-19從反應(yīng)速度的角度看從反應(yīng)速度

2、的角度看：溫度越高、壓強越溫度越高、壓強越大，化學(xué)反應(yīng)越快，大，化學(xué)反應(yīng)越快， 使用催化劑反應(yīng)加快，使用催化劑反應(yīng)加快，單位時間內(nèi)生成的產(chǎn)品越多；單位時間內(nèi)生成的產(chǎn)品越多；從化學(xué)平衡的角度看：從化學(xué)平衡的角度看：高壓低溫，平衡時高壓低溫，平衡時生成物生成物NH3的百含量高。的百含量高。52022-4-19制取制取原料原料氣氣凈凈化化壓壓縮縮合合成成分分離離液氨液氨N2和和H2(循環(huán)循環(huán))(循環(huán)操作過程循環(huán)操作過程)除去雜質(zhì)氣體、粉除去雜質(zhì)氣體、粉塵等，防止催化劑塵等，防止催化劑“中毒中毒”冷冷凝凝62022-4-19CO2+ +H2H2+ +COH2O(氣氣)催化劑催化劑H2高壓水洗法高壓水洗

3、法分離出分離出CO2水蒸氣水蒸氣赤熱煤赤熱煤或焦炭或焦炭C+H2OCO+H2 CO+H2O(g) CO2+H2催化劑催化劑空氣空氣液態(tài)空氣液態(tài)空氣CO2+ +N2N2(先逸出先逸出)分離出分離出CO2N2蒸發(fā)蒸發(fā)壓縮液化壓縮液化氧跟碳作用氧跟碳作用72022-4-19ADCBD82022-4-192.對于合成氨的反應(yīng)來說對于合成氨的反應(yīng)來說,使用催化劑和施加高壓使用催化劑和施加高壓,下列敘述中正確的是下列敘述中正確的是( )A.都能提高反應(yīng)速率都能提高反應(yīng)速率,都對化學(xué)平衡狀態(tài)無影響都對化學(xué)平衡狀態(tài)無影響B(tài).都對化學(xué)平衡狀態(tài)有影響都對化學(xué)平衡狀態(tài)有影響,都不影響達到平衡都不影響達到平衡狀態(tài)所用

4、的時間狀態(tài)所用的時間C.都能縮短達到平衡狀態(tài)的時間都能縮短達到平衡狀態(tài)的時間,只有壓強對化只有壓強對化學(xué)平衡狀態(tài)有影響學(xué)平衡狀態(tài)有影響D催化劑能縮短反應(yīng)達到平衡狀態(tài)所用的時間催化劑能縮短反應(yīng)達到平衡狀態(tài)所用的時間,而壓強無此作用而壓強無此作用C C92022-4-193 3、在一密閉容器中，、在一密閉容器中，N N2 2、H H2 2合成氨的反應(yīng)已達到合成氨的反應(yīng)已達到平衡。此時再往容器中通入一定量平衡。此時再往容器中通入一定量N N2 2, ,保持溫度和保持溫度和容器體積不變，當(dāng)反應(yīng)再次達到平衡時，與第一容器體積不變，當(dāng)反應(yīng)再次達到平衡時，與第一次平衡狀態(tài)相比（）次平衡狀態(tài)相比（）（）（）的

5、百分含量增大的百分含量增大（）（）的濃度增大的濃度增大（）（）的轉(zhuǎn)化率提高的轉(zhuǎn)化率提高（）（）的轉(zhuǎn)化率提高的轉(zhuǎn)化率提高102022-4-194工業(yè)制硝酸需經(jīng)過下面兩個可逆反應(yīng)：工業(yè)制硝酸需經(jīng)過下面兩個可逆反應(yīng)：（正反應(yīng)是放熱反應(yīng)）（正反應(yīng)是放熱反應(yīng)）（正反應(yīng)是放熱反應(yīng)）（正反應(yīng)是放熱反應(yīng)）如果要生產(chǎn)較大濃度的硝酸，可采取的措施如果要生產(chǎn)較大濃度的硝酸，可采取的措施是是在第在第 一步反應(yīng)中，增加反應(yīng)物濃度，增大壓強，降低溫度。一步反應(yīng)中，增加反應(yīng)物濃度，增大壓強，降低溫度。 在第二步反應(yīng)中，不斷地將生成的在第二步反應(yīng)中，不斷地將生成的NO從混合物中分從混合物中分 2NO + O 2 2NO2+

6、NO3NO + 2H O22HNO3 離出來，增大壓強，降低溫度。離出來，增大壓強，降低溫度。 112022-4-195、合成氨工業(yè)中，原料氣（、合成氨工業(yè)中，原料氣（N2、H2及少量及少量CO、NH3的混和氣）在進入合成塔前常用醋酸二氨合銅（的混和氣）在進入合成塔前常用醋酸二氨合銅（I）溶）溶液來吸收原料氣中的液來吸收原料氣中的CO，其反應(yīng)是，其反應(yīng)是Cu(NH3)2AC+CO+NH3 Cu(NH3)3 ACCO (正反應(yīng)是放熱反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)) 必須除去原料氣中必須除去原料氣中CO的原因是的原因是 。 醋酸二氨合銅醋酸二氨合銅(I)吸收吸收CO的生產(chǎn)適宜條件是的生產(chǎn)適宜條件是 。 吸收

7、吸收CO后的醋酸銅氨溶液經(jīng)過適當(dāng)處理又可再生。后的醋酸銅氨溶液經(jīng)過適當(dāng)處理又可再生?；謴?fù)其吸收恢復(fù)其吸收CO的能力以供循環(huán)使用。醋酸銅氨溶液再生的能力以供循環(huán)使用。醋酸銅氨溶液再生的生產(chǎn)適宜條件應(yīng)是的生產(chǎn)適宜條件應(yīng)是 。 它會使催化劑鐵觸媒它會使催化劑鐵觸媒中毒而失去催化能力中毒而失去催化能力加壓，加壓，適當(dāng)升高溫度適當(dāng)升高溫度常壓加熱常壓加熱122022-4-19132022-4-19142022-4-191 1、催化劑、催化劑合成氨鐵催化劑合成氨鐵催化劑 這一類合成氨催化劑以還原鐵為催化劑主要活性成分，這一類合成氨催化劑以還原鐵為催化劑主要活性成分，并摻加并摻加 各種促進劑和載體的催化劑各

8、種促進劑和載體的催化劑.促進劑：稀土金屬及其氧化物促進劑：稀土金屬及其氧化物關(guān)于稀土金屬及其氧化物的作用，我國也進行了一些研關(guān)于稀土金屬及其氧化物的作用，我國也進行了一些研究。國外也報究。國外也報 道了一些含道了一些含釤釤、鋯鋯、鈀、鈀、銠銠的催化劑研究的催化劑研究結(jié)果，發(fā)現(xiàn)稀土金屬及其氧化結(jié)果，發(fā)現(xiàn)稀土金屬及其氧化 是對氨合成非常有效的促是對氨合成非常有效的促進劑。我國有豐富的進劑。我國有豐富的鈦鈦、鋯鋯、鈮鈮等稀有金屬資源，因此，等稀有金屬資源，因此， 以稀有金屬氧化物為促進劑，有希望成為我國改進工業(yè)以稀有金屬氧化物為促進劑，有希望成為我國改進工業(yè)合成氨鐵催化劑的研究方向之一。合成氨鐵催化

9、劑的研究方向之一。 152022-4-19合成氨釕催化劑合成氨釕催化劑合成氨熔鐵型催化劑要在高溫、高壓和耗能合成氨熔鐵型催化劑要在高溫、高壓和耗能高的苛刻條件下使用，且催化劑的活性并不高的苛刻條件下使用，且催化劑的活性并不是很高。而氨合成釕催化劑可能是一種較好是很高。而氨合成釕催化劑可能是一種較好的催化劑。它在低溫低壓下活性很高，常壓的催化劑。它在低溫低壓下活性很高，常壓下比氨合成鐵催化劑的活性高下比氨合成鐵催化劑的活性高1020倍，且倍，且對水、對水、CO和和CO2不敏感，但合成氨釕催化劑不敏感，但合成氨釕催化劑在高壓下未必比合成氨鐵催化劑來得優(yōu)越。在高壓下未必比合成氨鐵催化劑來得優(yōu)越。16

10、2022-4-19現(xiàn)在，世界上好多國家（包括我國）的科學(xué)家，都現(xiàn)在，世界上好多國家（包括我國）的科學(xué)家，都在研究模擬生物固氮，即尋找人工制造的有固氮活在研究模擬生物固氮，即尋找人工制造的有固氮活性的化合物。固氮酶由兩種蛋白質(zhì)組成。一種蛋白性的化合物。固氮酶由兩種蛋白質(zhì)組成。一種蛋白質(zhì)（二氮酶）的分子量約質(zhì)（二氮酶）的分子量約22萬，含有兩個鉬原子、萬，含有兩個鉬原子、32個鐵原子和個鐵原子和32個活性硫原子；另一種蛋白質(zhì)（二個活性硫原子；另一種蛋白質(zhì)（二氮還原酶）是由兩個分子量為氮還原酶）是由兩個分子量為29000的相同亞基構(gòu)的相同亞基構(gòu)成的，每個亞基含有成的，每個亞基含有4個鐵原子和個鐵原子和4個硫原子。已經(jīng)個硫原子。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些金屬有機化合物有可能作為可溶性的固氮發(fā)現(xiàn)一些金屬有機化合物有可能作為可溶性的固氮催化劑。催化劑。 化學(xué)模擬生物固氮化學(xué)模擬生物固氮172022-4-19氮氣在通常狀態(tài)下十分穩(wěn)定，一般難以發(fā)生化學(xué)氮氣在通常狀態(tài)下十分穩(wěn)定，一般難以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但在超聲波作用下，可以使氮分子中的化反應(yīng)，但在超聲波作用下，可以使氮分子中的化學(xué)鍵削弱，從而在較溫和的條件下就可以發(fā)生化學(xué)鍵削弱，從而在較溫和的條件下就可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在室溫下用超聲波輻射溶有空氣的飽和學(xué)反應(yīng)。在室溫下用超聲波輻射溶有空氣的飽和水溶液后，可以測到處理過的水中含有亞硝酸、水溶液