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课件网) 人工固氮———合成氨 工业合成氨介绍 合成氨工业的价值 工业合成氨的发展史 合成氨的工业生产条件优化 归纳小结、拓展延伸 课堂训练 工业合成氨介绍 【拓展视野】 19世纪以前，有远见的化学家曾指出：考虑到将来的粮食问题，为使子孙后代免于饥饿，必须寄希望于科学家能实现大气固氮———将空气中丰富的氮固定下来并转化为可被利用的形式。德国化学家哈伯在1913年实现了合成氨的工业生产，满足了20世纪人口由30亿增至60亿对粮食的需求，因此人们赞扬哈伯是“用空气制造面包的圣人”。 弗里茨·哈伯 工业合成氨的条件优化 工业合成氨 合成氨工业是基本无机化工之一。 ①农业对化肥的需求是合成氨工业发展的持久推动力。 ②与能源工业关系密切。合成氨生产通常以各种燃料为原料，同时生产过程还需燃料供给能量,因此,合成氨是一种消耗大量能源的化工产品。 ③工艺复杂、技术密集。氨合成是在高压高温和催化剂存在下进行的，为气固相催化反应过程。 工业合成氨的发展史 从哈勃法到走出实验室的历程 哈伯首先探索合成氨的最佳物理化学条件，终于在 1909 年在600C的高温、200个大气压和铁触媒为催化剂的条件下，能得到产率约为8%的合成氮。随后又成功地设计了原料气的循环工艺 实验室到工业 自从1909年哈伯研究成功工业氨合成方法以来，合成氨工业已走过93年历程近年来合成氨工业发展很快，大型化、低能耗、清洁生产成为了合成氨装置发展主流； 合成氨的发展 哈伯的合成氨的设想在1913 年得以实现，一个日产30吨的合成氨工厂建成并投产。从此合成氨成为化学工业中发展较快，十分活跃的一个部分。 走出实验室 合成氨的生产方法不仅开辟了获取固定氮的途径，更重要的是这一生产工艺的实现对整个化学工艺的发展产生了重大的影响。反过来又推动了科学理论的发展； 合成氨对化工的贡献 1909 进步 1913 意义 1909 合成氨工业生产你将主要考虑哪些问题？ 假设你是一个氨厂的厂长，对于合成氨工业生产你将主要考虑哪些问题？ 分析：合成氨反应有怎样的特点呢？ 反应特点 可逆 正反应为 反应 正反应为气体体积 反应 放热 减小 合成氨的工业生产条件优化 解决问题的路径： 怎么快？ 怎么多？ 解决问题的方法： 速率快，提高速率的办法 限度大，提高可逆反应的转化率 假设你是一个氨厂的厂长，对于合成氨工业生产你将主要考虑哪些问题？ 合成氨的工业生产条件优化 分享从速率的角度选择条件 1.增大压强 2.升高温度 3.加催化剂 4.增大浓度 进步 分享从限度的角度选择条件 1.增大压强 2.升高温度 3.催化剂对限度无影响 4.增加反应物浓度，减小生成物浓度 无影响 使用催化剂 催化剂 增大浓度 增大浓度 反应物浓度 低温 高温 温度 高压 高压 压强 平衡分析 （使NH3产生的多） 反应速率分析 （使NH3产生的快） 分析角度 反应条件 合成氨的反应 矛盾 应用化学反应速率和平衡原理综合考虑： 问题（1）：如果你是一个工程师，如何面对从理论上分析温度对于限度和速率的影响相互矛盾的问题？ 【分析】 ①因为正反应方向是放热的反应，所以降低温度有利于平衡正向移动。 ②可是温度越低，反应速率越小，达到平衡所需要的时间越长，因此温度也不宜太低。 ③催化剂要在一定温度下催化活性最大。 知识海洋 合成氨的工业生产条件优化 解题通法 速率和限度是工业生产需要考虑的两大核心因素，我们需要统筹兼顾，当二者发生矛盾时，优先调控反应速率，并遵循催化剂活性最大化的原则。 2、高温反应速率快，低温平衡转化率高，究竟温度如何选择？ 温度如何选择？ 此时速率较快,转化率适中，催化剂活性最大。 适宜温度 700K 左右 得出结论 【分析】 ①合成氨反应是气态物质系数减小的气体反应 ... ...
