2.3 第3课时 化学平衡移动原理的应用 【学习目标】 1.了解合成氨反应的特点以及外部条件对合成氨反应的影响,了解合成氨生产的主要流程,体会应用化学原理分析化工生产条件的思路和方法。 2.认识化学反应速率和化学平衡的调控在工业生产中的重要应用,探索最适宜的化工生产条件。 【合作探究】 任务1 工业合成氨反应的适宜条件 【学习情境】 合成氨工业是关系我国国民经济的重要行业,是我国化肥工业的基础,也是传统煤化工的重要组成部分。氨是重要的化工原料,主要用于制造氮肥、硝酸、丁腈橡胶等;氨在冶金、机械加工、电子、造纸等行业用途广泛。合成氨从第一次实验室研究到工业化生产经历了约150年的时间。为什么合成氨的工业化生产会经历如此漫长的过程呢 合成氨工厂为什么需要庞大而复杂的生产设备和特殊生产条件呢 应该从哪些方面选择合成氨的反应条件呢 【新知生成】 1.增大合成氨反应速率的方法 2.提高平衡混合物中氨含量的方法 3.合成氨的适宜条件 (1)压强: 。 (2)温度: 。 (3)催化剂: 。 (4)浓度:在反应器中注入过量的 ;不断将氨 ,并及时 液氨;未反应的氮气和氢气 利用。 【答案】1.升高 增大 增大 催化剂 2.降低 增大 增大 3.(1)1.3×107~3×107 Pa (2)<500℃ (3)铁触媒 (4)氮气 液化 移去 循环 【活动探究】 1.原理分析:根据合成氨反应的特点,利用我们学过的影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析应如何选择反应条件,以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量,请填写下表。 条件 提高反应速率 提高平衡转化率 压强 温度 催化剂 浓度 反应物浓度 反应物浓度, 生成物浓度 【答案】增大 增大 升高 降低 使用 无影响 增大 增大 减小 2.通过原理分析,增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量采取的措施是否一致 【答案】二者在压强这一措施上是一致的,在温度这一措施上是不一致的。 3.在工业生产中,可以通过以下途径来提高合成氨的产率,请利用有关知识分析采取这些措施的原因。 (1)向反应器中注入过量N2: 。 (2)采用适当的催化剂: 。 (3)在高压下进行反应: 。 (4)在较高温度下进行反应: 。 (5)不断将氨液化,并移去液氨: 。 【答案】(1)平衡正向移动,提高氢气的利用率 (2)加快反应速率,提高单位时间内氨气的产量,提高生产效率 (3)增大化学反应速率,使平衡正向移动,提高单位时间内氨气的产量和原料的转化率 (4)加快化学反应速率 (5)平衡正向移动,提高氨气的产率 4.工业生产中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 为什么 【答案】不是,温度一定时,增大混合气的压强对合成氨的速率和平衡都有利,但压强越大,需要的动力也越大,对材料的强度和设备的制造要求也越高,这将会大大增加生产投资成本,并可能降低综合经济效益,一般采用1.3×107~3×107 Pa。 【核心突破】 典例1 下列有关合成氨工业的说法中,正确的是( ) A.增大H2的浓度,可提高H2的转化率 B.由于氨易液化,N2、H2在实际生产中可循环使用,所以总体来说氨的产率很高 C.合成氨工业的反应温度控制在500 ℃,目的是使化学平衡向正反应方向移动 D.合成氨厂采用的压强是1.3×107~3×107 Pa,因为该压强下铁触媒的活性最大 【解析】A项,增大H2的浓度,H2的转化率减小;C项,温度控制在500 ℃的目的是此温度下催化剂活性最大;D项,压强采用1.3×107~3×107 Pa压强 ... ...
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