高中化學(xué)《化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化-工業(yè)合成氨》課件_第1頁(yè)
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第4節(jié)化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化-----工業(yè)合成氨第4節(jié)化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化1于1931年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)于1918年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)于2007年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)格哈德.埃特爾于1931年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)于1918年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)于22分析該反應(yīng)的特點(diǎn):N2(g)+3H2(g)2NH3(g)已知298K時(shí):△H=-92.2KJ·mol-1△S=-198.2J·K-1·mol-1 分析該反應(yīng)的特點(diǎn):N2(g)+3H2(g)23【問(wèn)題】如果你是合成氨工廠的廠長(zhǎng)的話,工業(yè)生產(chǎn)時(shí)你主要考慮哪些問(wèn)題?經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益

增大化學(xué)反應(yīng)速率單位時(shí)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(lái)源、設(shè)備條件、環(huán)境保護(hù)等因素。{【問(wèn)題】如果你是合成氨工廠的廠長(zhǎng)的話,工業(yè)生產(chǎn)時(shí)你主要考慮哪4溫故知新影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的重要因素有哪些?化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)平衡氣體壓強(qiáng)溫度催化劑反應(yīng)物濃度溫度越高,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(dòng)增大壓強(qiáng),平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)催化劑對(duì)平衡無(wú)影響增大反應(yīng)物濃度,平衡正向移動(dòng)溫故知新影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的重要因素有哪些?5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=-92.2KJ·mol-1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6【交流·研討】研討的內(nèi)容研討的問(wèn)題學(xué)習(xí)小組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(dòng),那么生產(chǎn)中是否溫度越低越好?3、催化劑對(duì)化學(xué)平衡的移動(dòng)沒(méi)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(gè)問(wèn)題答案;4、5、6組分別對(duì)1、2、3組進(jìn)行評(píng)價(jià)補(bǔ)充?!窘涣鳌ぱ杏憽垦杏懙膬?nèi)容研討的問(wèn)題學(xué)習(xí)小71、壓強(qiáng)怎么選?1組展示、4組進(jìn)行評(píng)價(jià)補(bǔ)充。1、壓強(qiáng)怎么選?82、用不用催化劑?2組展示、5組進(jìn)行評(píng)價(jià)補(bǔ)充。2、用不用催化劑?9催化劑對(duì)合成氨反應(yīng)速率的影響條件Ea/KJ.mol-1k(催)/k(無(wú))反應(yīng)速率常數(shù)無(wú)催化劑3353.4×1012(700k)使用Fe催化劑167使用催化劑可使合成氨反應(yīng)的速率提高上萬(wàn)億倍?!緮?shù)據(jù)支持】催化劑對(duì)合成氨反應(yīng)速率的影響條件Ea/KJ.mol-1k(103、溫度怎么選擇?3組展示、6組進(jìn)行評(píng)價(jià)補(bǔ)充。3、溫度怎么選擇?11外部條件工業(yè)合成氨選擇的適宜條件壓強(qiáng)催化劑溫度課本68頁(yè)第二自然段研討的結(jié)果??外部條件工業(yè)合成氨選擇的適宜條件壓強(qiáng)催化劑溫度課本68頁(yè)第二12【信息支持】一定溫度壓強(qiáng)下、氮?dú)狻錃獾耐读媳扰c平衡時(shí)氨氣含量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)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:ν=κC(N2)C1.5(H2)C-1(NH3)【分析】(1)各物質(zhì)的濃度對(duì)反應(yīng)速率有哪些影響?(2)增大哪種反應(yīng)物的濃度對(duì)反應(yīng)速率影響更大一些?氨為什么要及時(shí)分離?(3)氮?dú)夂蜌錃馔读媳葹槭裁词?:2.8?(4)氮?dú)鈿錃鉃槭裁囱h(huán)使用?閱讀課本第67頁(yè)最后一自然段至68頁(yè)【信息支持】一定溫度壓強(qiáng)下、氮?dú)?、氫氣的投料比與平衡時(shí)氨氣含13條件工業(yè)合成氨的適宜條件壓強(qiáng)催化劑溫度表四研討的結(jié)果適宜溫度700K左右使用鐵觸媒作催化劑氮?dú)夂蜌錃馔读媳?:2.8氨及時(shí)分離、氮?dú)鈿錃庋h(huán)利用濃度高壓107-108Pa條件工業(yè)合成氨的適宜條件壓強(qiáng)催化劑溫度表四研討的結(jié)果14加壓抽離液氨分離液氨除去氣體中的油霧、水,防止催化劑中毒加壓抽離液氨分離液氨除去氣體中的15合成氨車間外貌合成氨車間外貌16高中化學(xué)《化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化——工業(yè)合成氨》課件17高中化學(xué)《化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化——工業(yè)合成氨》課件18高中化學(xué)《化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化——工業(yè)合成氨》課件19*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(dòng)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:【小結(jié)·反思】這樣可以大大加20合成氨反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng):N2(g)+3H2(g)2NH3(g)已知常溫時(shí):△H=-92.2KJ·mol-1△S=-198.2J·K-1·mol-1常溫下合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)K為4.1×106(mol·L-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?溫度催化劑哈伯900K鋨現(xiàn)在700K鐵合成氨反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng):N2(g)+3H2(g)21提出固氮酶活性中心的結(jié)構(gòu)模型

盧嘉錫提出固氮酶活性中心的結(jié)構(gòu)模型

盧嘉錫22遷移應(yīng)用:已知2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g)△H<0其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表(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(shí)際生產(chǎn)中,選定400℃~500℃作為操作溫度其原因是。(3)實(shí)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(guò)量空氣的目是。(5)尾氣中有SO2必須回收是為了。不同壓強(qiáng)SO2的轉(zhuǎn)化率(%)1.01×105Pa5.05×105Pa1.01×106Pa5.05×106Pa1.01×107Pa450℃97.5%98.9%99.2%99.6%99.7%5

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