课件14张PPT。《化学反应原理 》(选修)
第2章 化学反应的方向、限度与速率第4节 化学反应条件的优化
—工业合成氨1.了解如何应用化学反应速率和化学平衡原理分析
合成氨的适宜条件。
2.了解应用化学原理分析化工生产条件的思路和方
法，体验实际生产条件选择与理论分析的差异。
3.认识化学反应原理在实际生产中的指导作用，以
及实际生产对化学反应原理的创造性应用；体验
化工学家研究工作的艰辛与价值。已知298K时：ΔH＝－92.2 kJ·mol-1 ，
ΔS＝－198.2J·K-1·mol-1 请根据正反应的焓变和熵变分析298K下合成氨反应能否自发进行？ (只需要估算即可)ΔH－T ΔS ＝－ 33.14 kJ·mol－1＜0 自发？反应特点：①反应可逆
②正反应气体物质的量减小
③正反应放热【温故·知新】外界条件对化学平衡和化学反应速率的影响升高温度,反应速率增大增大压强,反应速率增大使用正催化剂，反应速率增大增大反应物浓度,反应速率增大升高温度,平衡向吸热方向移动增大压强,平衡向气态物质系数减小的方向移动催化剂对平衡无影响增大反应物浓度,平衡正向移动【温故·知新】BOSS限度队速率队【课题】工业合成氨适宜条件的选择【交流·研讨】无影响使用使用铁做催化剂 低温高温适宜温度(700K左右)增大N2和H2浓度，减小氨气浓度；保持N2，H2体积比为1:3增大N2和H2浓度;减小氨气浓度将氨气及时液化从体系中分离出去； n(N2):n(H2)=1:2.8的投料比高压高压适当高压(20～50 MPa)【研讨】合成氨的适宜条件N2(g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)ΔH<0【思考】1.合成氨工业生产主要包括哪几部分？
2.为何要对原料气进行净化？
3.未反应的N2和H2是如何处理的？
4.使用换热器有何作用？【视野拓展】合成氨的生产流程
1.选择合成氨条件时，既不能片面地追求高转化率，也不能只追求高反应速率，而应该寻找以较高的反应速率获得适当平衡转化率的反应条件。【我的收获】2. 化学反应的方向化学反应的限度化学反应的速率共同影响化学工业条件的优化——工业合成氨
3.科学探究的道路是漫长的、曲折的，但我们仍然相信通过努力最终可以攀登科学高峰。【总结·提升】450℃常压【迁移·应用】课后作业1.学案达标训练1-6题。
2.课本70页迁移应用1、2题。
3.查阅资料或考察工业制硫酸厂的流程。联系方式
电话：13863320351
邮箱：zhy@rzyz.org.cn【知识支持】1:1 1:2 1:3 1:4 1:5 1:6 0.60.50.40.30.20.1NH3%N2:H2N2、H2体积比对产率的影响实验表明，在特定条件下，合成氨反应的速率与参与反应的物质的浓度的关系为v=kc(N2)c1.5(H2)c-1(NH3)【知识支持】化学反应条件的优化—工业合成氨 导学案
学习目标
1、了解如何应用化学反应速率和化学平衡原理分析合成氨的适宜条件。
2、了解应用化学原理分析化工生产条件的思路和方法，体验实际生产条件的选择与理论分析的差异。
3、认识化学反应原理在实际生产中的指导作用，以及实际生产对化学反应原理的创造性应用；体验化工学家研究工作的艰辛与价值。
重点：应用化学反应速率和化学平衡原理选择合成氨的适宜条件
温故·知新
1. 判断化学反应能否自发进行的依据是： ，若该物理量小于0，则反应 自发进行。
2. 已知298K时合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的焓变和熵变为：
ΔH＝－92.2 kJ·mol－1 ， ΔS＝－198.2J·K－1·mol－1
通过计算分析：298K下合成氨反应能否自发进行：
合成氨反应的特点：
①反应可逆；②正反应是气体物质的量 的反应；③正反应是 热反应。
3. 外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响
外界条件
化学反应速率
化学平衡
温度
压强
催化剂
浓度
交流·研讨
【课题】工业合成氨适宜条件的选择
一、合成氨反应的限度
【研讨1】从提高反应限度的角度分析合成氨条件的选择
影响因素
催化剂
温度
浓度
压强
提高反应限度应采取的措施
二、合成氨反应的速率
【研讨2】从增大反应速率的角度分析合成氨条件的选择
影响因素
催化剂
温度
浓度
压强
增大反应速率应采取的措施
三、合成氨的适宜条件
【研讨3】综合限度、速率条件的分析及生产实际，选择适宜的条件
影响因素
催化剂
温度
浓度
压强
适宜条件
【知识支持】
1、催化剂对合成氨反应速率的影响：
条件
活化能Ea / kJ·mol－1
速率常数k(催)/k(无)
无催化剂
335
3.4×1012(700K)
使用Fe催化剂
167
2、实验研究表明，在特定条件下，合成氨反应的速率与反应的物质的浓度的关系为:
ν ＝k c(N2)·c1.5(H2) ·c－1 (NH3)
3、氮气、氢气体积比对反应限度的影响
【视野拓展】合成氨的生产流程
结合下列问题，阅读课本69页：
1、合成氨工业生产主要包括哪几部分？ 2、为何要对原料气进行净化？
3、未反应的氮气和氢气是如何处理的？ 4、使用换热器有何作用？
总结·提升
【我的收获】
选择合成氨的条件时，既不能片面地追求高 ，也不能只追求高 ，
而应该寻找 的反应条件。
此外，还应该考虑 等问题。
迁移·应用
【小试身手】
工业生产硫酸中的一步重要反应为： 2SO2(g)+O2(g)2SO3 (g) ΔH＝－197.8 kJ·mol－1 ，其实验数据见表（温度、压强对SO2转化率的影响）：
不同压强下SO2的转化率（％）
1.01×105Pa
5.05×105Pa
1.01×106Pa
5.05×106Pa
1.01×107Pa
450℃
97.5%
98.9%
99.2%
99.6%
99.7%
500℃
85.5%
92.9%
94.9%
97.7%
98.3%
请根据以上信息讨论：
(1) 应选用的温度是 。
应采用的压强是 ，理由是
【达标训练】课后作业
1、氨的合成反应，生产中采用的适宜条件是（ ）
A、低温、高压、适当的催化剂 B、高温、常压
C、尽可能高温、高压 D、适当的温度、适当的高压、适宜催化剂
2、工业上合成氨时一般采用500℃（700K）左右温度，其原因是：①适当提高氨的合成速率，②提高H2转化率；③提高氨的产率；④催化剂在500℃时活性最大（ ）
A、① B、①② C、②③④ D、①④
3、在密闭容器中，进行合成氨反应，达到平衡后，将平衡气体系中的各物质的浓度都增加到原来的2倍，则产生的结果是（ ）
A、平衡向正反应方向移动 B、平衡向逆反应方向移动
C、平衡不发生移动 D、氨的质量分数增大
4、在容积固定的密闭容器中存在如下反应： A(g)+3B(g) 2C(g)； ΔH＜0
某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，并根据实验数据作出下列关系图：
下列判断一定错误的是( )
A.图I研究的是不同催化剂对反应的影响，且乙使用的催化剂效率较高
B.图Ⅱ研究的是压强对反应的影响，且甲的压强较高
C.图Ⅱ研究的是温度对反应的影响，且甲的温度较高
D.图Ⅲ研究的是不同催化剂对反应的影响，且甲使用的催化剂效率较高
5、在硫酸工业中，通过下列反应使SO2转化成SO3；2SO2+O22SO3，ΔH＜0。已知常压下生产，达到平衡时SO3体积分数为91%，试回答：
（1）在生产中常用过量的空气是为了 。
（2）加热到400℃—500℃是由于 。
（3）实际工业生产中压强常用 （填加压或常压）原因是 。
（4）原料气必须净化的原因是 。
（5）尾气中SO2必须回收是因为 。
6. 合成氨中，原料气（N2、H2及少量的CO、NH3混合气）在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜溶液来吸收原料气中的CO，其反应是：
[Cu(NH3)2]Ac+CO+NH3 [Cu(NH3)3]Ac·CO ，ΔH＜0。
（1）醋酸二氨合铜吸收CO的生产适宜条件应是 。（从T、p角度分析）
（2）吸收CO后的醋酸铜氨液经过适当处理又可再生，恢复其吸收的CO的能力以供循环使用。醋酸铜氨液再生的生产适宜条件应是 。（从T、p角度分析）
