2.4化学反应条件的优化 合成氨的优化 课件(共14张PPT) 2023-2024学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

(共14张PPT)
温故而知新
①温度②浓度③压强
①温度②浓度③压强④催化剂
影响反应限度的因素
影响反应速率的因素
如何使氨气产生的又多、又快、而且原料利用率还高呢？
化学反应原理
第四节 化学反应条件的优化
-----合成氨的适宜条件
N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）△H = -92.2kJ·mol-1
外界条件 使NH3生产得多 使NH3生产得快
平衡分析 速率分析
催化剂 无影响 使用
温度 低温 高温
压强 增大 增大
反应物的浓度 增大 增大
生成物的浓度 减小 减小
一起走进合成氨工厂
1. 催化剂怎么选择？
条件 Ea /kJ·mol-1 k(催)/k(无)
无催化剂 335 3.4×1012(700K)
使用Fe催化剂 167
使用铁触媒催化剂，在700K左右活性最大
德国化学家 哈伯
“将空气转化为面包“
2. 温度怎么选择？
1. 低温反应正向进行
2. 高温提高反应速率
3. 考虑催化剂的最适温度
N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）△H = -92.2KJ·mol-1
一般使用铁触媒做催化剂，控制反应温度在700K左右
3.压强怎么选择？
N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）
根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强，大致分为低、中、高压三种类型（ 1×107 ~ 1×108Pa）
1.增压反应正向进行
2.增压可以增大反应速率
3.压强大，对设备要求高，所需动力大
4.N2 、H2的比例怎么选择？
氮气和氢气的物质的量之比为1：3时，平衡转化率最大
实验表明，在氮气与氢气物质的量之比为1:2.8时更能加快合成氨反应的进行
N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）
低，中，高（ 1×107 ~ 1×108Pa）
压强
铁触媒
温度
700K左右
浓度
1：2.8的投料比, 氨及时分离出去
原料的价格
未转化的氮气和氢气的循环使用
反应热的综合利用等
催化剂
1. 从理论上分析，为使二氧化硫尽可能多的转化为三氧化硫，应选择的条件是
2. 在实际生产中，选定的温度为400-500℃，压强选择常压原因是
学以致用
450℃ 10MPa
在硫酸工业中，通过下列反应使SO2，氧化为SO3
2SO2（g）+O2 （g） 2SO3 （g） △H=-196.6kJ/mol
温度/℃ 平衡时SO2的转化率/%
0.1MPa 0.5MPa 1MPa 5MPa 10MPa
450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7
550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3
资料拓展
哈伯 发明用氮气和氢气合成氨
博施 开发合成氨采用的高压方法
埃特尔 发现哈伯法合成氨的机理
中国突破
中国科学院大连化学物理研究所的研究团队研制了多种新型催化剂，并将合成氨的温度、压强分别降到了350℃、1MPa
作业
必做题
选做题
完成学案课后题
合成氨工业现状和发展前景的调查报告（可小组合作分工）
谢 谢！