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1、第4节 化学反应条件的优化工业合成氨【教学目标】.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；.了解应用化学反应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；通过对合成氨适宜条件的分析，认识化学反应速率和化学平衡的控制在工业生产中的重要作用。【教学重难点】：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。【课前预习区】 假如你是合成氨工厂的厂长，根据所学知识，讨论如何加快合成氨反应的速率？若要提高合成氨的产量，还应该考虑什么？ 【课堂互动区】【交流研讨1】分析合成氨反应的特点: N2(g)+3H2(g)2NH3(g)已知298K时: H= -92
2、.2KJmol1 ， S = -198.2JK1mol1【结论】：一、合成氨反应特点（1）_ _反应 （2）正反应为_ _反应 （3）正反应为气体体积_ 的反应 （4）常温下(298K)为_ _（“可以” “不可以”）自发的反应 【问题】分析工业生产主要考虑 哪些问题？ 化学反应速率 化学平衡 气体压强温度催化剂浓度 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。【温故知新】影响化学反应速率和化学平衡的重要因素有哪些?（表一）【学以致用】（表二）工业合成氨适宜条件的选择N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H= -92.2KJmol-1 使NH3生产的快 即：速率分析 使
3、NH3生产的多即：平衡分析 气体压强温度催化剂反应物的浓度【交流研讨2】（表三） 研讨的内容研讨的问题研讨结果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？温度怎么选择？3、 催化剂对化学平衡的移动没有影响， 在合成氨工业中要不要使用催化剂，为什么？要不要用催化剂？【数据支持】催化剂对合成氨反应速率的影响条件Ea /KJ.mol-1k(催)/k(无)反应速率常数 无催化剂3353.41012(700k)使用Fe催化剂167【思考.自学.解决】实验研究表明，在特定条件下
4、，合成氨反应的速率与反应的物质的浓度的关系为: =C(N2)C1. 5(H2)C1(NH3) ， 阅读课本第68页，分析下列问题，完善下表（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？【结论】（表四）二、合成氨的适宜条件的选择条件工业合成氨的适宜条件压强温度催化剂浓度【小结反思】工业上利用某可逆反应生产产品： 1、一般要使用催化剂：这样可以大大加快化学反应速率，提高生产效率，也提高了经济效益； 2、选择合适的温度：该温度是催化剂活性最大的温度； 3、选择
5、合适的压强：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。（即：不能只追求高反应速率，也不能只追求高转化率，而应寻找以 较高的反应速率获得适当的平衡转化率的反应条件。还应该考虑 原料的价格、未转化的反应物的循环使用、反应热的综合利用等问题。）【思考】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？【信息支持】合成氨反应是一个可逆反应: N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)已知298K时: H= -92.2KJmol-1 S = -198.2JK-1mol-1298K下合成氨反应的平衡常数K为.（molL-1)-2【迁移应用】：已知2SO2(g)+O2(g) 2SO3 (g) H0 其实验数据见表不同压强SO2的转化率（%） 1.01105Pa 5.05105Pa 1.01106Pa 5.05106Pa 1.01107Pa 450 97.5% 98.9% 99.2% 99.6% 99.7% 500 85.5% 92.9% 94.9% 97.7% 98.3% （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 （2）实际生产中，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 。
