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1、第4节 化学反应条件的优化-工业合成氨,于1931年获诺贝尔化学奖,于1918年获诺贝尔化学奖,于2007年诺贝尔化学奖,格哈德.埃特尔,分析该反应的特点：,N2(g)+3H2(g)2NH3(g),已知298K时:H=-92.2KJmol-1 S=-198.2JK-1mol-1,【问题】如果你是合成氨工厂的厂长的话，工业生产时你主要考虑哪些问题？,经济效益和社会效益,增大化学反应速率,单位时间内产率高,增大化学反应限度,原料的利用率高,另外还要考虑生产中的消耗能源、原料来源、设备条件、环境保护等因素。,影响化学反应速率和化学平衡的重要因素有哪些?,温度越高,反应速率越大,压强越大,反应速率越大
2、,催化剂加快反应速率,反应物浓度越大,反应速率越大,升高温度,平衡向吸热反应方向移动,增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动,催化剂对平衡无影响,增大反应物浓度,平衡正向移动,合成氨的适宜条件的选择,反应物的浓度,催化剂,温度,压强,增大反应速率,外界条件,增大反应限度平衡分析,【学以致用】,N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-92.2KJmol-1,【交流研讨】,1、既然增大压强既可提高反应速率，又可提高氨的产量，那么在合成氨工业中压强是否越大越好？,压强怎么定？,2、既然降低温度有利于平衡向生成氨的方向移动，那么生产中是否温度越低越好？,3、催化剂对化学平衡的移动没有影响，在合成氨
3、工业中要不要使用催化剂，为什么？,温度怎么选择？,要不要用催化剂？,讨论结束后，1、2、3组分别展示第1、2、3个问题答案；4、5、6组分别对1、2、3组进行评价补充。,1、压强怎么选？,1组展示、4组进行评价补充。,2、用不用催化剂？,2组展示、5组进行评价补充。,催化剂对合成氨反应速率的影响,使用催化剂可使合成氨反应 的速率提高上万亿倍。,【数据支持】,3、温度怎么选择？,3组展示、6组进行评价补充。,课本68页第二自然段,研讨的结果,？,【信息支持】,一定温度压强下、氮气、氢气的投料比与平衡时氨气含量的关系,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:=C(N
4、2)C1.5(H2)C-1(NH3),【分析】（1）各物质的浓度对反应速率有哪些影响？（2）增大哪种反应物的浓度对反应速率影响更大一些？氨为什么要及时分离？（3）氮气和氢气投料比为什么是 1:2.8?（4）氮气氢气为什么循环使用？,阅读课本第67页最后一自然段至68页,表四,研讨的结果,适宜温度 700K左右,使用铁触媒作催化剂,氮气和氢气投料比1:2.8氨及时分离、氮气氢气循环利用,浓度,高压 107-108Pa,加压,抽离液氨,分离液氨,除去气体中的油雾、水，防止催化剂中毒,合成氨车间外貌,*一般要使用催化剂：*选择合适的温度：*选择合适的压强：,【小结反思】,这样可以大大加快化学反应速率
5、，提高生产效率，也提高了经济效益；,既要考虑化学反应速率和化学平衡，还要考虑动力、材料、设备等。,该温度是催化剂活性最大的温度；,工业生产中化学反应条件优化的原则：,合成氨反应是一个可逆反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),已知常温时:H=-92.2KJmol-1 S=-198.2JK-1mol-1,常温下合成氨反应的平衡常数K为.（molL-1)-2,【信息支持】,从反应条件的选择的角度分析:你认为合成氨工业的发展方向是怎样的？,提出固氮酶活性中心的结构模型,卢嘉锡,（1）从理论上分析，为了使二氧化硫尽可能转化为三氧化 硫，可控制的条件是（高、低？）温，（高、低？）压（2）实际生产中
6、，选定400500作为操作温度其原因是。（3）实际生产中，采用的压强为常压，其原因是。（4）在生产中，通入过量空气的目是。（5）尾气中有SO2必须回收是为了。,答案(1)低温，高压(2)该温度是催化剂的活性温度，选择此温度可提高反应速率，缩短反应达到平衡所需要的时间。(3)因为在常压下400500时SO2的转化率已经很高了，若再加压，对设备及动力系统要求高，加大了成本和能量消耗，不适宜。(4)增大氧气的浓度，使平衡向生成SO3的方向移动，提高二氧化硫的转化率。(5)减少对环境的污染,作业：1、上网查找资料,了解目前的化学家正在对合成氨进行哪些方面的研究？2、学案课后巩固区,感谢各位专家指导！,
