第二單元化學(xué)反應(yīng)的方向和限度

1、化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化,無錫市第一中學(xué) 戈云,饑餓的蘇丹,自1784年發(fā)現(xiàn)氨以后，人們一直研究如何利用化學(xué)方法由N2和H2合成NH3 ，但直到1913年才實現(xiàn)了合成氨的工業(yè)化生產(chǎn)。,費雷茲哈伯,1909年，哈伯用金屬鋨粉末作催化劑，在500600 ， 1.75107 2.00107 Pa下，獲得氨的含量約6。,二十世紀九十年代，全球合成氨產(chǎn)量已達8.7107噸，為緩解人類面臨的糧食危機做出了積極的貢獻。,N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，已知298K時：H= -92.4kJmol-1， S = -198.2JK-1mol-1。 通過計算分析298K時，合成氨反應(yīng)能否自發(fā)進行？,K= 4.1

2、106,G=H -TS = -92.4+298198.210-3 -33.3 kJmol-1,合成氨適宜條件的選擇,高壓,高溫,使用,增大反應(yīng)物濃度,合成氨適宜條件的選擇,高壓,低溫,無影響,增大反應(yīng)物濃度,高壓,高溫,使用,增大反應(yīng)物濃度,減小生成物濃度,催化劑對合成氨反應(yīng)速率的影響,合成氨的鐵催化劑鐵觸媒,負載于催化劑多孔載體表面的催化劑為FeO (29%35%)和Fe3O4(55% 65%)的混合物經(jīng) H2還原后形成的活性鐵微晶，載體是多孔的固體，每克表面積高達1001000m2。實驗表明，該催化劑在700K左右的溫度下活性最大，CO、CO2 、O2 、H2S 等物質(zhì)能使催化劑中毒。,合

3、成氨工業(yè)生產(chǎn)流程示意圖,化學(xué)反應(yīng)的方向,化學(xué)反應(yīng)的限度,化學(xué)反應(yīng)的速率,合成氨反應(yīng)能否自發(fā)進行？,怎樣促使化學(xué)平衡向合成氨方向移動？,怎樣提高合成氨反應(yīng)速率？,適宜的合成氨條件,工藝流程,化學(xué)工藝學(xué),高壓對設(shè)備材質(zhì)、加工制造的要求；溫度對催化劑活性的影響,化學(xué)熱力學(xué),化學(xué)動力學(xué),合成氨催化劑的研究進展,近年來科學(xué)家已發(fā)現(xiàn)釕系催化劑作合成氨催化劑，不僅活性比鐵催化劑高1020倍，還可以使反應(yīng)的起始溫度降至300，壓強降至3.5105Pa，轉(zhuǎn)化率可達20%。,化學(xué)模擬生物固氮的研究,工業(yè)制造硫酸的主要反應(yīng)為：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) H= -197kJmol-1SO3(g)+H2O(l)H2SO4(aq) 所用催化劑的主要成分為V2O5(6%12%)、K2SO4(17%20%)、SiO2(50%70%)，能使催化劑中毒的物質(zhì)有砷、硒、氟等。實驗表明，該催化劑在450左右的溫度下活性最大。,達到平衡時SO2轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系,選擇可逆反應(yīng)條件時，既不能片面地追求高轉(zhuǎn)化率，也不能只追求高反應(yīng)速率，而應(yīng)該尋找以較高的反應(yīng)速率獲得適當(dāng)平衡轉(zhuǎn)化率的反應(yīng)條件，而催化劑可以改變反應(yīng)歷程，對調(diào)控反應(yīng)速率具有重要意義。,啟示,硫酸工業(yè),硫酸是基礎(chǔ)化學(xué)工業(yè)的重要產(chǎn)品，它是許多化學(xué)工業(yè)的原料，大量的用于制造化肥、農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料、炸藥、化學(xué)纖維等，它還廣