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课件网) 第四节 化学反应的调控 第二章 化学反应速率与化学平衡 壹 贰 工业合成氨生产条件的选择 化学反应的调控 知识导航 本节重难点 课堂导入 合成氨的发展 我国合成氨工业的发展是在20 世纪30 年代开始的，经过几十年的不懈奋斗和发展，我国已经拥有了许多不同流程、不同规模的合成氨工厂。我国目前拥有了一支能够进行合成氨生产的科研等方面的研究技术团队，让我国已成为世界上最大的合成氨生产国，产量约占世界总产量的1/3。 课堂导入 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。 合成氨的应用 制尿素 制纯碱 制硝酸 制冷剂 探究课堂 合成氨反应的特点 工业合成氨生产条件的选择 合成氨反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)。已知298 K时：ΔH＝－92.4 kJ· mol－1，ΔS＝－198.2 J·mol－1·K－1。 (1)自发性：常温(298 K)下，ΔH－TΔS 0，能自发进行。 (2)可逆性：反应为 反应。 (3)熵变：ΔS 0，正反应是气体体积 的反应。 (4)焓变：ΔH 0，是 反应。 < 可逆 < 缩小 < 放热 探究课堂 原理分析 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 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。 增大压强 增大压强 升高温度 降低温度 使用 无影响 增大 增大 降低 探究课堂 数据分析 在不同温度、压强下，平衡混合物中氨的含量的变化情况(初始时氮气和氢气的体积比是1∶3)。 升高温度，氨的含量降低，这与反应速率是相矛盾的。 增大压强，氨的含量增大，这与反应速率是相一致的。 探究课堂 （一）压强： 工业合成氨的适宜条件 合成氨厂一般采用的压强为 10 MPa~30 Mpa。 【思考1】合成氨时压强越大越好，为何不采用比30 MPa更大的压强 提示：压强越大，对材料的强度和设备的制造要求也越高，需要的动力也越大，这会加大生产投资，可能降低综合经济效益。 压强的选择—成本与效益的博弈 探究课堂 （二）温度： 一般采用的温度为400~500 ℃。 【思考2】合成氨采用低温时可提高转化率，但为何未采用更低的温度 温度的选择—快与少、慢与多的权衡 提示：温度太低，反应速率太小，达到平衡所需的时间变长,不经济。升高温度，转化率降低，另外，合成氨所需的催化剂铁触媒的活性在500 ℃左右活性最大。 探究课堂 （三）催化剂： 目前，合成氨工业中普遍使用的是以铁为主体的多成分催化剂，又称铁触媒。铁触媒在500℃左右时的活性最大，这也是合成氨一般选择400~500℃进行的重要原因。另外，为了防止混有的杂质使催化剂“中毒”,原料气必须经过净化。 探究课堂 合成氨催化剂的选择 德国化学家博施 据统计，约90%以上的化学工业过程中都使用催化剂。合成氨需要用到催化剂铁触媒，为了寻找合适的催化剂，博施及其研究组进行了大量的试验，一直到1922年，共进行了超过2 500 种配方的20 000 多次试验，终于筛选出了合成氨工业用催化剂。尽管后来不断地改进，但这种类型的催化剂一直沿用至今。 2016 年，中国科学院大连化学物理研究所的研究团队研制了一种新型催化剂，将合成氨的温度、压强分别降到了350 ℃、1 MPa，这是近年来合成氨反应研究中的重要突破，为发展更加节能的催化剂提供了新的思路。 可见，催化剂在工业生产及能源问题中发挥着巨大作用。 探究课堂 （四）浓度： 采取迅速冷却的方法，使气态氨变成液 ... ...
