合成氨的適宜條件課件

化工生產(chǎn)能否做到又快又多

——工業(yè)合成氨寧夏靈武市第一中學吳思靜化工生產(chǎn)能否做到又快又多

——工【復習】：影響化學反應速率和化學平衡的重要因素有哪些?

化學反應速率

化學平衡

溫度氣體壓強催化劑濃度溫度越高,反應速率越大壓強越大,反應速率越大正催化劑加快反應速率反應物濃度越大,反應速率越大升高溫度,平衡向吸熱方向移動增大壓強,平衡向氣態(tài)物質(zhì)系數(shù)減小的方向移動催化劑對平衡無影響增大反應物濃度,平衡正向移動【復習】：影響化學反應速率和化學平衡的重要因素有哪些?

弗里茨·哈伯將空氣變?yōu)槊姘ダ锎摹す畬⒖諝庾優(yōu)槊姘?/p>

1909年德國化學家哈伯成功建立了第一套合成氨的實驗裝置，產(chǎn)量80g/小時。在此基礎(chǔ)上，1913年德國化學工程專家波施建立了第一個工業(yè)規(guī)模的合成氨工廠，產(chǎn)量為7000噸/年，所以合成氨的方法又叫做哈伯-波施法。目前，全球氨產(chǎn)量約為650萬噸/年。近年來，合成氨裝置大型化是世界合成氨發(fā)展的主流趨勢。1909年德國化學家哈伯成功建立了第一套合成氨的實一反應的自發(fā)性合成氨反應是一個可逆反應:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)已知298K時:△H=-92.2KJ·mol-1

△S=-198.2J·K-1·mol-1請根據(jù)正反應的焓變和熵變分析:298K(25℃)下合成氨反應能否自發(fā)進行？一反應的自發(fā)性合成氨反應是一個可逆反應:N2(g)+合成氨反應有哪些特點？請利用化學平衡移動的知識分析什么條件有利于氨的合成？N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H

＝-92.2kJ/mol(1體積)(3體積)(2體積)思考？合成氨反應有哪些特點？請利用化學平衡移動的知識分析什么條件有T、P對合成氨的影響二化學平衡的移動T、P對合成氨的影響二化學平衡的移動NH3%1:11:21:31:41:51:60.60.50.40.30.20.1n(N2):n(H2)N2、H2物質(zhì)的量比對產(chǎn)率的影響NH3%1:11:21:31、你認為可以通過控制哪些反應條件來提高合成氨反應的速率？

升高溫度增大壓強增大反應物濃度使用催化劑三、化學反應速率1、你認為可以通過控制哪些反應條件來提高合成氨反應的速率？2、實驗研究表明，在特定條件下，合成氨反應的速率與反應的物質(zhì)的濃度的關(guān)系為:ν=κC(N2)C1.5(H2)C-1(NH3)請你根據(jù)關(guān)系式分析：各物質(zhì)的濃度對反應速率有哪些影響？可以采取哪些措施來提高反應速率？

增大N2`H2濃度,將氨及時從混合氣中分離出去2、實驗研究表明，在特定條件下，合成氨反應的速率與反應的物質(zhì)催化劑對合成氨反應速率的影響條件△E/KJ/molK(催)/K(無)無催化劑3353.4×1012(500℃)使用Fe催化劑167

使用催化劑可使合成氨反應的速率提高上萬億倍。3.分析催化劑對速率的影響催化劑對合成氨反應速率的影響條件△EK(催)/K(無)無合成氨的適宜條件的選擇生成物氨的濃度反應物的濃度催化劑溫度壓強速率分析使NH3生產(chǎn)得快外界條件高壓高溫使用增大濃度減小濃度平衡分析使NH3生產(chǎn)得多高壓低溫無影響增大濃度減小濃度合成氨的適宜條件的選擇生成物氨的濃度反應物的濃度催化劑溫度壓合成氨的反應正反應為放熱反應

分析角度反應條件使合成氨的速率快使平衡混合物中氨的含量高壓強溫度催化劑高壓高壓高溫低溫

使用不影響一致矛盾正反應為分析角度使合成氨的速率快使平1、壓強怎么選？①合成氨反應是氣態(tài)物質(zhì)系數(shù)減小的氣體反應，增大壓強既可以增大反應速率，又能使平衡正向移動，所以理論上壓強越大越好。②但是壓強越大，對設(shè)備的要求高、壓縮H2和N2所需要的動力大，因此選擇壓強應符合實際科學技術(shù)。

綜合以上兩點:根據(jù)反應器可使用的鋼材質(zhì)量及綜合指標來選擇壓強。（閱讀課本55-56頁）1、壓強怎么選？①合成氨反應是氣態(tài)物質(zhì)系數(shù)減小的

2、溫度怎么選擇？①因為正反應方向是放熱的反應，所以降低溫度有利于平衡正向移動。

②可是溫度越低，反應速率越小，達到平衡所需要的時間越長，因此溫度也不宜太低。③催化劑要在一定溫度下催化活性最大。

綜合以上因素:實際生產(chǎn)中溫度一般選擇在500℃左右（主要考慮催化劑的活性）。（閱讀課本55-56頁）2、溫度怎么選擇？①因為正反應方向是放熱的反應，所以降低溫

3、使用催化劑？

實際生產(chǎn)中選用鐵為主體的多成分催化劑（鐵觸媒），它在500℃時活性最高。

經(jīng)濟效益和社會效益要求化學反應速度要快，原料的利用率要高，單位時間的產(chǎn)量要高。（閱讀課本55-56頁）3、使用催化劑？實際生產(chǎn)中選用鐵為主體的多成分催

4、濃度怎么定？N2

和H2的比例怎么定？

增大反應物的濃度可以增大反應速率，減小生成物的濃度可以使平衡正向移動。從化學平衡的角度分析，在氮氣和氫氣的物質(zhì)的量比為1：3時，平衡轉(zhuǎn)化率最大，但是實驗測得適當提高N2的濃度，即N2和H2的物質(zhì)的量比為1：2.8時，更能促進氨的合成。

實際生產(chǎn)中的處理方法：及時將氣態(tài)氨冷卻液化分離出去；及時將氮氣和氫氣循環(huán)利用，使其保持一定的濃度。（閱讀課本55-56頁）4、濃度怎么定？增大反應物的濃度可以增大反應速率達到平衡時平衡混合物中NH3的含量（體積分數(shù)[V(N2):V(H2)=1:3]

0.11020306010020015.381.586.489.995.498.83002.252.064.271.084.292.64000.425.138.247.065.279.85000.110.619.126.442.257.56000.054.59.113.823.131.4壓強/MPaNH3含量/%溫度/℃溫度升高，氨的含量降低壓強增大，氨的含量增大資料2達到平衡時平衡混合物中NH3的含量0.1102外部條件工業(yè)合成氨的適宜條件壓強溫度催化劑濃度研討的結(jié)果根據(jù)反應器可使用的鋼材質(zhì)量及綜合指標來選擇壓強

適宜溫度

500℃左右使用鐵觸媒作催化劑N2和H2的物質(zhì)的量比為1：2.8的投料比,氨及時從混合氣中分離出去外部條件工業(yè)合成氨的適宜條件壓強溫度催化劑濃度研討的結(jié)果根據(jù)

一般使用催化劑：這樣可以大大加快化學反應速率，提高生產(chǎn)效率，也提高了經(jīng)濟效益；選擇合適的溫度：該溫度是催化劑活性最大的溫度；選擇合適的壓強：既要考慮化學反應速率和化學平衡，還要考慮動力、材料、設(shè)備等。

【小結(jié)·反思】工業(yè)上利用某可逆反應生產(chǎn)產(chǎn)品：一般使用催化劑：這樣可以大大加快化學反應速率，提高生合成氨的適宜條件課件

0.11020306010020015.381.586.489.995.498.83002.252.064.271.084.292.64000.425.138.247.065.279.85000.110.619.126.442.257.56000.054.59.113.823.131.4壓強/MPaNH3含量/%溫度/℃思考問題４即使在500℃和30MPa時，合成氨平衡混合物中NH3的體積分數(shù)也只有26.4%，轉(zhuǎn)化率仍不夠大，還可采取什么辦法？0.11020306010020015.381已知2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g)△H＜0(1)應選用的溫度是______。應采用的壓強是______，理由是____________________________________________________________________________________________450℃常壓因為常壓下SO2的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，若采用較大壓強，SO2的轉(zhuǎn)化率提高很少，但需要的動力更大，對設(shè)備的要求更高。試一試？已知2SO2(g)+O2(g)化工生產(chǎn)能否做到又快又多

——工業(yè)合成氨寧夏靈武市第一中學吳思靜化工生產(chǎn)能否做到又快又多

——工【復習】：影響化學反應速率和化學平衡的重要因素有哪些?

化學反應速率

化學平衡

溫度氣體壓強催化劑濃度溫度越高,反應速率越大壓強越大,反應速率越大正催化劑加快反應速率反應物濃度越大,反應速率越大升高溫度,平衡向吸熱方向移動增大壓強,平衡向氣態(tài)物質(zhì)系數(shù)減小的方向移動催化劑對平衡無影響增大反應物濃度,平衡正向移動【復習】：影響化學反應速率和化學平衡的重要因素有哪些?

弗里茨·哈伯將空氣變?yōu)槊姘ダ锎摹す畬⒖諝庾優(yōu)槊姘?/p>

1909年德國化學家哈伯成功建立了第一套合成氨的實驗裝置，產(chǎn)量80g/小時。在此基礎(chǔ)上，1913年德國化學工程專家波施建立了第一個工業(yè)規(guī)模的合成氨工廠，產(chǎn)量為7000噸/年，所以合成氨的方法又叫做哈伯-波施法。目前，全球氨產(chǎn)量約為650萬噸/年。近年來，合成氨裝置大型化是世界合成氨發(fā)展的主流趨勢。1909年德國化學家哈伯成功建立了第一套合成氨的實一反應的自發(fā)性合成氨反應是一個可逆反應:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)已知298K時:△H=-92.2KJ·mol-1

△S=-198.2J·K-1·mol-1請根據(jù)正反應的焓變和熵變分析:298K(25℃)下合成氨反應能否自發(fā)進行？一反應的自發(fā)性合成氨反應是一個可逆反應:N2(g)+合成氨反應有哪些特點？請利用化學平衡移動的知識分析什么條件有利于氨的合成？N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H

＝-92.2kJ/mol(1體積)(3體積)(2體積)思考？合成氨反應有哪些特點？請利用化學平衡移動的知識分析什么條件有T、P對合成氨的影響二化學平衡的移動T、P對合成氨的影響二化學平衡的移動NH3%1:11:21:31:41:51:60.60.50.40.30.20.1n(N2):n(H2)N2、H2物質(zhì)的量比對產(chǎn)率的影響NH3%1:11:21:31、你認為可以通過控制哪些反應條件來提高合成氨反應的速率？

升高溫度增大壓強增大反應物濃度使用催化劑三、化學反應速率1、你認為可以通過控制哪些反應條件來提高合成氨反應的速率？2、實驗研究表明，在特定條件下，合成氨反應的速率與反應的物質(zhì)的濃度的關(guān)系為:ν=κC(N2)C1.5(H2)C-1(NH3)請你根據(jù)關(guān)系式分析：各物質(zhì)的濃度對反應速率有哪些影響？可以采取哪些措施來提高反應速率？

增大N2`H2濃度,將氨及時從混合氣中分離出去2、實驗研究表明，在特定條件下，合成氨反應的速率與反應的物質(zhì)催化劑對合成氨反應速率的影響條件△E/KJ/molK(催)/K(無)無催化劑3353.4×1012(500℃)使用Fe催化劑167

使用催化劑可使合成氨反應的速率提高上萬億倍。3.分析催化劑對速率的影響催化劑對合成氨反應速率的影響條件△EK(催)/K(無)無合成氨的適宜條件的選擇生成物氨的濃度反應物的濃度催化劑溫度壓強速率分析使NH3生產(chǎn)得快外界條件高壓高溫使用增大濃度減小濃度平衡分析使NH3生產(chǎn)得多高壓低溫無影響增大濃度減小濃度合成氨的適宜條件的選擇生成物氨的濃度反應物的濃度催化劑溫度壓合成氨的反應正反應為放熱反應

分析角度反應條件使合成氨的速率快使平衡混合物中氨的含量高壓強溫度催化劑高壓高壓高溫低溫

使用不影響一致矛盾正反應為分析角度使合成氨的速率快使平1、壓強怎么選？①合成氨反應是氣態(tài)物質(zhì)系數(shù)減小的氣體反應，增大壓強既可以增大反應速率，又能使平衡正向移動，所以理論上壓強越大越好。②但是壓強越大，對設(shè)備的要求高、壓縮H2和N2所需要的動力大，因此選擇壓強應符合實際科學技術(shù)。

綜合以上兩點:根據(jù)反應器可使用的鋼材質(zhì)量及綜合指標來選擇壓強。（閱讀課本55-56頁）1、壓強怎么選？①合成氨反應是氣態(tài)物質(zhì)系數(shù)減小的

2、溫度怎么選擇？①因為正反應方向是放熱的反應，所以降低溫度有利于平衡正向移動。

②可是溫度越低，反應速率越小，達到平衡所需要的時間越長，因此溫度也不宜太低。③催化劑要在一定溫度下催化活性最大。

綜合以上因素:實際生產(chǎn)中溫度一般選擇在500℃左右（主要考慮催化劑的活性）。（閱讀課本55-56頁）2、溫度怎么選擇？①因為正反應方向是放熱的反應，所以降低溫

3、使用催化劑？

實際生產(chǎn)中選用鐵為主體的多成分催化劑（鐵觸媒），它在500℃時活性最高。

經(jīng)濟效益和社會效益要求化學反應速度要快，原料的利用率要高，單位時間的產(chǎn)量要高。（閱讀課本55-56頁）3、使用催化劑？實際生產(chǎn)中選用鐵為主體的多成分催

4、濃度怎么定？N2

和H2的比例怎么定？

增大反應物的濃度可以增大反應速率，減小生成物的濃度可以使平衡正向移動。從化學平衡的角度分析，在氮氣和氫氣的物質(zhì)的量比為1：3時，平衡轉(zhuǎn)化率最大，但是實驗測得適當提高N2的濃度，即N2和H2的物質(zhì)的量比為1：2.8時，更能促進氨的合成。

實際生產(chǎn)中的處理方法：及時將氣態(tài)氨冷卻液化分離出去；及時將氮氣和氫氣循環(huán)利用，使其保持一定的濃度。（閱讀課本55-56頁）4、濃度怎么定？增大反應物的濃度可以增大反應速率達到平衡時平衡混合物中NH3的含量（體積分數(shù)[V(N2):V(H2)=1:3]

0.11020306010020015.381.586.489.995.498.83002.252.064.271.084.292.64000.425.138.247.065.279.85000.110.619.126.442.257.56000.054.59.113.823.131.4壓強/MPaNH3含量/%溫度/℃溫度升高，氨的含量降低壓強增大，氨的含量增大資料2達到平衡時平衡混合物中NH3的含量0.1102外部條件工業(yè)合成氨的適宜條件壓強溫度催化劑濃度研討的結(jié)果根據(jù)反應器可使用的鋼材質(zhì)量及綜合指標來選擇壓強

適宜溫度

500℃左右使用鐵觸媒作催化劑N2和H2的物質(zhì)的量比為1：2.8的投料比,氨及時從混合氣中分離出去外部條件工業(yè)合成氨的適宜條件壓強溫度催化劑濃度研討的結(jié)果根據(jù)