山东省日照市2016年10月市优质课鲁科版高中化学选修4 第二章 第4节 化学反应条件的优化——工业合成氨（莒县四中）教案+课件+学案+素材 （4份打包）

课件13张PPT。第2章 化学反应的方向、限度与速率第4节 化学反应条件的优化 ———工业合成氨【工业合成氨的发展历史】早在19世纪以前，为了满足人们对氮肥，含氮的化合物日益增长的需求，英国物理学家克鲁克斯率先发出了“向空气中要氮肥”的号召哈伯实验室合成氨，1918年诺贝尔化学奖博施实现工业合成氨，1931年诺贝尔化学奖克鲁克斯哈伯【哈伯—实验室合成氨的条件】N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 该反应能不能发生，在什么样的条件下能更快、更多的获取氨气？反应方向反应限度反应速率1.反应方向：298K时，△H-T△S ﹤0 反应能自发进行 298K时，K=4.1×106 (mol·L-1) -2【哈伯—实验室合成氨的条件】哈伯2.反应限度：①合成氨反应的特点是什么？ （1）反应 可逆反应。 （2）正反应是 热的。 （3）正反应是气体体积 的反应。 ②采取哪些措施有利于提高合成氨反应的限度？ （1） 温度；（2） 压强； （3）增大 浓度，减小 浓度哈伯【哈伯—实验室合成氨的条件】N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) △H=-92.2KJ·mol-1降低增大氮气、氢气氨气哈伯【哈伯—实验室合成氨的条件】3.反应速率合成氨反应速率与反应物浓度关系：ν=kc(N2)c1.5(H2)c-1(NH3)（1） 温度； （2） 压强； （3）增大 浓度，减小 浓度。 （4） 催化剂升高增大使用可增大合成氨反应速率的措施氮气、氢气氨气【资料一】锇是一种贵重金属，储量较少，开发成本高，粉末状的金属锇，常温下会逐渐氧化成四氧化锇。四氧化锇在48℃时熔化，在130℃时沸腾。锇蒸汽有剧毒，强烈刺激人眼黏膜，严重会造成失明。 【资料二】高温高压条件下，氢气会使钢脱碳，导致氢腐蚀，使钢的机械性能下降，氢气会渗透到钢材内部，使钢材出现裂纹。 【资料三】当氮气与氢气体积比为1:3时平衡混合物中氨的含量最高，但是氮气在催化剂上吸附是反应中最难发生的步骤，是影响反应速率的关键步骤。 【资料四】合成氨出气口氨的含量较低，原料不能得到充分利用。博施【博施团队—工业合成氨适宜条件】寻找合适的催化剂，降低成本制造耐高温高压设备调整氮、氢比例使未反应气体循环利用工业生产要注重：原料易得，成本低，利用率高，生产效率高等博施【博施团队—工业合成氨适宜条件】【交流·研讨】1.为什么不尽可能使用更高的压强？2.为什么反应温度控制在700K左右？3.为什么氮气与氢气物质的量之比是1:2.8而不是1:3催化剂Fe在 700K时催化活性最强【实验室合成氨的条件】【课堂小结】哈伯博施（3）考虑原料的价格、未转化的合成气的循环使用、反应热的综合利用等问题。【课堂小结】工业生产条件的选择与优化一般思路与方法：（1）条件的选择—反应速率和化学平衡共同作用的结果（2）既不能片面地追求高转化率，也不能只追求高反应速率，而应该寻找以较高的反应速率获得适当平衡转化率的反应条件。1. 关于合成氨的反应，下列说法正确的是 （ ） A．温度越高，反应速率越快，所以合成氨反应的温度越高越好 B．压强越大合成氨反应速率越大，工业上不采用过高的压强主要是考虑反应的限度问题 C．使用催化剂可以提高单位时间内氨气的产量 D．浓度越大，反应速率越快，所以不必把氨从混合物中分离出来 【巩固练习】C2.根据二氧化硫催化氧化为三氧化硫的反应特点和下表数据，选择工业上制硫酸中二氧化硫接触氧化的适宜条件。 （1）2SO2（g）+O2（g） 2SO3（g）△H＜0 （2）温度和压强对二氧化硫的平衡转化率的影响 （1）应该选用的温度是： 。 （2）应该采用的压强是： ； 理由是：0.1MPa时SO2的转化率已经很高，采用更高的压强，转化率提高不大，对设备要求高，增加成本400℃0.1MPa【迁移·应用】【作业】1.完成学案达标检测 2.查阅资料，了解工业合成氨的历史。第4节 化学反应条件的优化 —工业合成氨 班级 姓名 ... ...