优课系列高中化学鲁科选修四 2.4 化学反应条件的优化 课件（40张）.pptxVIP

第四节 化学反应条件的优化--工业合成氨; 弗里茨·哈伯：;弗里茨·哈伯与合成氨;;;;;分析：合成氨的反应特点;生产宗旨;合成氨反应有哪些特点？;合成氨反应是一个可逆反应: N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) 已知298 K时: ΔH=-92.2 kJ·mol-1 ΔS =-198.2 J·K-1·mol-1 合成氨反应的平衡常数K=4.1×106（mol·L-1)-2 请根据正反应的焓变和熵变分析298 K下合成氨反应能否自发进行？;;一、合成氨的反应限度;二、合成氨反应的速率;三、合成氨的适宜条件的选择;31.4;31.4;;外部条件;1.一般要使用催化剂： 2.选择合适的温度： 3.选择合适的压强：; 四、工业流程;原料气的制备;;合成氨工业简述：;; 合成氨工业的现状及发展趋势 一、我国合成氨工业已走过了五十多年的路程，从小到大从弱到强，从3000吨/年——5000吨/年到45万吨/年，从碳铵到尿素。根据中国氮肥协会统计2011年合成氨产量5864.1万吨/年，位居世界第一，其中88%用来生产化肥；30万吨/年工厂有74家约占49.4%，8万吨/年上以工厂有223家占82.4%，合成氨工业由3000吨/年发展到今天40万吨/年（单系列），全国从1000个厂到今只有300个厂，然而总产量不但没有下降，反而有所增加，尿素2011年出口355.95万吨，从而保证了粮食生产连年丰收。（据农业部门反映一吨尿素可增产粮食几吨），我国粮食为什么连年丰收增产，一是靠国家支农、惠农、护农政策，二是靠优良品种，三是靠化肥支撑。因此对于我们这样一个有13.4亿人的大国，如果粮食生产不能稳定，那是不堪设想的。因此合成氨工业是国家发展的需要，也是人民生活的需要。;二、我国合成氨工业发展趋势 由于我国人多地少，粮食需求量大，因此合成氨工业必须由小变大，向大型化、现代化发展，过去小规模用块煤的技术已远远不能满足国民经济发展需要，发展趋势主要是： 1.由小变大，扶大压小； 2.由块煤变粉煤； 3.由低压向中压、高压气化发展； 具体有以下几点： 1.中压、高压造气 不管用水煤浆气化炉、干粉煤气化炉，还是块煤炉，流化床气化炉都要向中压、高压发展，现在有的气化炉已做到8.7Map，一般都在4.0Map左右。 透平压缩这样可以省电3%左右。 2.低压合成氨。 过去为了追求产量合成氨压力由低压向高压发展，现在从降低能耗的角度又能向低压，目前已成功运用15Map，10Map即正在试验中，这样可以做到电耗最低。 3.高度净化，为了保证催化剂长周期运行气体净化已达到PPM级，甚至PPb级。 4.消灭三废，最少做到达标排放，最终做到零排放。;三、合成氨工业发展对空分的要求，由于合成氨工业向大型化发展，因此对空分也提出了由小向大型发展的要求，从几千米3/时到几万米3/时，同时O2纯度N2纯度也提出了更高的要求。;同步练习;1.下列有关合成氨工业的说法中，正确的是（ ） A.从合成塔出来的混合气体，其中氨气只占13%～14%，所以生产氨的工厂效率都很低 B.由于氨易液化，氮气、氢气是循环使用的，总体来讲氨的产率比较高 C.合成氨反应温度不采用常温而选择500 ℃左右，目的是使化学平衡向正反应方向移动 D.合成氨采用的压强是2×107 Pa～5×107 Pa，因为该压强下铁触媒的活性最大;【思路点拨】（1）n（N2）∶n（H2）=1∶3 （2）500 ℃有利于加快反应速率，且此时催化剂活性最大。 【自主解答】选B。虽然从合成塔出来的混合气体中氨气只占13%～14%，但由于氮气、氢气是循环使用的，总体来讲氨的产率比较高；合成氨的反应是放热反应，选择高温不利于氨气的合成，选择500 ℃左右的温度利于提高化学反应速率和增大催化剂的活性；催化剂的活性取决于温度的大小，而不是取决于压强的高低。; 2.在一密闭容器中，N2、H2合成氨的反应已达到平衡。此时再往容器中通入一定量N2,保持温度和容器体积不变，当反应再次达到平衡时，与第一次平衡状态相比 （ ） A.NH3的百分含量增大 B.NH3的浓度减小 C.H2的转化率提高 D.N2的转化率提高;【解析】选C。N2、H2合成氨的反应已达到平衡，此时再往容器中通入一定量N2,保持温度和容器体积不变，那么N2的浓度增大，所以平衡会向正反应方向移动，H2的转化率增大，NH3的浓度也会增大，但气体总物质的量增多，NH3的百分含量不一定增大。;3.工业合成氨时，必须除去原料气中的杂质，其主要原因是（ ） A.减小副反应 B.提高N2、H2的浓度 C.防止催化剂中毒 D.有利于平衡移动 【解析】选C。因为