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课件网) 化学反应条件的优化 --工业合成氨 复习 影响化学反应速率和化学平衡的重要因素有哪些 化学反应速率 化学平衡 温度 气体压强 催化剂 浓度 温度越高,反应速率越大 压强越大,反应速率越大 正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 弗里茨·哈伯： 弗里茨·哈伯与合成氨 合成氨从第一次实验室研制到工业化投产经历了约150年的时间。德国科学家哈伯在10年的时间内进行了无数次的探索，单是寻找高效稳定的催化剂，2年间他们就进行了多达6500次试验，测试了2500种不同的配方，最后选定了一种合适的催化剂--铁，使合成氨的设想在1913年成为工业现实。鉴于合成氨工业的实现，瑞典皇家科学院于1918年向哈伯颁发了诺贝尔化学奖。 化学热力学 化学动力学 化学反应的方向 化学反应的限度 化学反应的速率 合成氨反应能否自发进行？ 怎样能促使化学平衡向合成氨方向移动？ 怎样能提高合成氨反应速率？ 适宜的合成氨条件 工艺流程 化学工艺学 高压对设备材质、 加工制造的要求、温度 的催化剂活性的影响等 【交流·研讨】 合成氨反应是一个可逆反应: N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) 已知298K时: △H= -92.2KJ·mol-1 △S = -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？ 298K下合成氨反应的平衡常数K为４.１×１０６（mol·L-1)-2 书P65 合成氨反应的特点： ①可逆反应 ③正反应气态物质系数减小 ④正反应是放热反应 ②熵减小的反应 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H ＝-92.2kJ/mol (1体积) (3体积) (2体积) △S = -198.2J·K-1·mol-1 一、合成氨反应的限度 【交流·研讨】 请利用化学平衡移动的知识分析什么条件有利于氨的合成． 书P65 1:1 1:2 1:3 1:4 1:5 1:6 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 NH3% N2:H2 ___温度、___压强有利于化学平衡向生成氨的方向移动，N2、H2体积比为_____时平衡混合物中氨的含量最高。 增大 降低 1：3 二、合成氨反应的速率 【交流·研讨】 1、你认为可以通过控制那些反应条件来提高合成氨反应的速率？ 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 =κC(N2)C1.5(H2)C-1(NH3) 书P66 3、请你根据下表所给的数据分析催化剂对合成氨反应速率的影响： 催化剂对合成氨反应速率的影响 条件 △ E /KJ/mol k(催)/k(无) 无催化剂 335 3.4×1012(700k) 使用Fe催化剂 167 1.升高温度 2.增大压强 3.增大反应物浓度 4.使用催化剂 5.增大N2`H2浓度,将氨及时从混合气中分离出去 使用催化剂可使合成氨反应的速率提高上万亿倍。 合成氨的适宜条件的选择 生成物氨的浓度 反应物的浓度 催化剂 温度 压强 速率分析 使NH3生产得快 外界条件 高压 高温 使用 增大浓度 减小浓度 平衡分析 使NH3生产得多 高压 低温 无影响 增大浓度 减小浓度 【交流·研讨】 研讨的内容 研讨的问题 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？ 1、压强怎么选？ 分析： ①合成氨反应是气态物质系数减小的气体反应，增大压强既可以增大反应速率，又能使平衡正向移动，所以理论上压强越大越好。 ②但是压强越大，对设备的要求高、压缩H2和N2所需要的动力大，因此选择压强应符合实际科学技术。 综合以上两点:根据反应器可使用的钢材质量及综合 ... ...
