高中化學(xué)第2章化學(xué)反應(yīng)的方向限度與速率2.4化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化--工業(yè)合成氨課件魯科版.ppt

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第4節(jié) 化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化——工業(yè)合成氨,第2章 化學(xué)反應(yīng)的方向、限度與速率,化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化 ——工業(yè)合成氨,本節(jié)知識目錄,學(xué)習(xí)目標(biāo)定位,1.能做到應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理，選擇合成氨的適宜條件。 2.體會應(yīng)用化學(xué)原理選擇化工生產(chǎn)條件的思路和方法。,學(xué)習(xí)重難點：,合成氨的適宜條件。,知識梳理,溫故追本溯源推陳方可知新,溫度越高，反應(yīng)速率越大,升高溫度，平衡向吸熱方向移動,壓強(qiáng)越大，反應(yīng)速率越大,增大壓強(qiáng)，平衡向氣態(tài)物質(zhì)系數(shù)減小的方向移動,正催化劑加快反應(yīng)速率；受溫度影響較大,催化劑對平衡移動無影響,反應(yīng)物濃度越大，反應(yīng)速率越大,增大反應(yīng)物濃度，平衡正向移動,④正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。降低溫度、增大壓強(qiáng)有利于化學(xué)平衡向生成氨的方向移動， 且N2、H2體積比為1∶3時平衡混合物中氨的含量最高。,學(xué)習(xí)探究,基礎(chǔ)自學(xué)落實重點互動探究,2． 利用化學(xué)平衡移動的知識分析什么條件有利于氨的合成？,答案 合成氨反應(yīng)的特點有,①可逆反應(yīng)；,②常溫下能自發(fā)的反應(yīng)；,③正反應(yīng)氣態(tài)物質(zhì)系數(shù)減??；,學(xué)習(xí)探究,基礎(chǔ)自學(xué)落實重點互動探究,使用催化劑,升高溫度,增大壓強(qiáng),增大反應(yīng)物濃度,N2、H2,使用催化劑,3.利用條件對反應(yīng)速率的影響分析。,,歸納總結(jié),基礎(chǔ)自學(xué)落實重點互動探究,使NH3生產(chǎn)得快和使NH3生產(chǎn)得多的條件,高壓,高壓,高溫,低溫,使用,無影響,增大濃度,增大濃度,基礎(chǔ)自學(xué)落實重點互動探究,D,基礎(chǔ)自學(xué)落實重點互動探究,C,學(xué)習(xí)探究,基礎(chǔ)自學(xué)落實重點互動探究,工業(yè)合成氨對各種外界條件選擇的理由,1． 壓強(qiáng)：,高壓,理由：,合成氨反應(yīng)是正反應(yīng)氣態(tài)物質(zhì)系數(shù)減小的氣體反應(yīng)，增大壓強(qiáng)既可以增大反應(yīng)速率，又能使平衡正向移動，所以理論上壓強(qiáng)越大越好。但是壓強(qiáng)越大，對設(shè)備的要求越高、壓縮H2和N2所需要的動力越大，因此選擇壓強(qiáng)應(yīng)符合實際科學(xué)技術(shù)。,2． 溫度：,700K,理由：,(1)因為正反應(yīng)方向是放熱的反應(yīng)，所以降低溫度有利于平衡正向移動。 但是溫 度越低，反應(yīng)速率越小，達(dá)到平衡所需要的時間越長，因此溫度也不宜太低。 (2)主要原因為催化劑在該溫度下活性最大。,學(xué)習(xí)探究,基礎(chǔ)自學(xué)落實重點互動探究,N2和H2的物質(zhì)的量之比為1∶2.8的投料比，氨及時從混合氣中分離出去,3． 濃度：,增大反應(yīng)物的濃度可以增大反應(yīng)速率，減小生成物的濃度可以使平衡正向移動。從化學(xué)平衡的角度分析，在氮氣和氫氣的物質(zhì)的量比為1∶3時，平衡轉(zhuǎn)化率最大，但是實驗測得適當(dāng)提高N2的濃度，即N2和H2的物質(zhì)的量之比為1∶2.8時，更能促進(jìn)氨的合成。實際生產(chǎn)中的處理方法：及時將氣態(tài)氨冷卻液化分離出去；及時將氮氣和氫氣循環(huán)利用，使其保持一定的濃度。,理由：,經(jīng)濟(jì)效益和社會效益要求化學(xué)反應(yīng)速率要快，原料的利用率要高，單位時間的產(chǎn)量要高。實際生產(chǎn)中選用鐵為主體的多成分催化劑(鐵觸媒)，它在700K時活性最高。,4． 催化劑：,使用鐵觸媒作催化劑,理由：,,歸納總結(jié),基礎(chǔ)自學(xué)落實重點互動探究,合成氨的適宜條件,根據(jù)反應(yīng)器可使用的鋼材質(zhì)量及綜合指標(biāo)來選擇壓強(qiáng),適宜溫度，700 K左右,使用鐵觸媒作催化劑,N2和H2的物質(zhì)的量比為1∶2.8的投料比，氨及時從混合氣中分離出去,學(xué)習(xí)探究,基礎(chǔ)自學(xué)落實重點互動探究,合 成 氨 流 程 簡 圖,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,合 成 塔,氨 分 離 器,液氨,水 冷 器,循環(huán)氣體,壓縮機(jī),循環(huán)壓縮機(jī),氫氮混合氣,,,,基礎(chǔ)自學(xué)落實重點互動探究,D,基礎(chǔ)自學(xué)落實重點互動探究,B,基礎(chǔ)自學(xué)落實重點互動探究,,,自我檢測,檢測學(xué)習(xí)效果體驗成功快樂,1,2,3,4,D,5,C,檢測學(xué)習(xí)效果體驗成功快樂,1,2,3,4,5,檢測學(xué)習(xí)效果體驗成功快樂,1,2,3,4,A,5,檢測學(xué)習(xí)效果體驗成功快樂,1,2,3,4,A,5,檢測學(xué)習(xí)效果體驗成功快樂,1,2,3,4,在①中增加N2，故H2的轉(zhuǎn)化率增大，即②＞①,在①中增加H2，故H2的轉(zhuǎn)化率減小，即①＞③,在③基礎(chǔ)上增加氨，平衡向逆反應(yīng)方向移動，H2的轉(zhuǎn)化率變小，有③＞④,②＞①＞③＞④,,,,5,本講內(nèi)容結(jié)束 請完成課時作業(yè),