化學(xué)：2.4《化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化-工業(yè)合成氨》（魯科版選修4）

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1、 第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)條件的 優(yōu)化-----工業(yè)合成氨 [教學(xué)目標(biāo)] 1、研究如何應(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、研究應(yīng)用化學(xué)原理選擇化工生產(chǎn)條件的思想和方法. [教學(xué)過程] 分析:合成氨的反應(yīng)特點(diǎn) N2+3H2 2NH3 正反應(yīng)為放熱反應(yīng) 正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng) 請根據(jù)正反應(yīng)的焓變和熵變分析在298K下合成氨反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行能自發(fā)進(jìn)行 一、自主獲取信息 (一)合成氨的反應(yīng)限度 請同學(xué)們根據(jù)合成氨反應(yīng)的特點(diǎn),利用影響化學(xué)平衡移動的因素,分析什么條件有利于氨生成。 交流研討參閱66頁 合成氨反應(yīng)是一個可逆反應(yīng)：N

2、2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。 已知298 K時：△H==一92．2 kJmol-1 △S=一198．2 JK一1mol一1 1．請你根據(jù)正反應(yīng)的焓變和熵變分析298 K下合成氨反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行。 2．請你利用化學(xué)平衡移動的知識分析什么條件有利于氨的合成。 [結(jié)論] 高溫,低壓有利于化學(xué)平衡正向移動,N2,H2濃度比為1:3有利于化學(xué)平衡正向移動. (二)合成氨反應(yīng)的速率------閱讀67頁交流研討 條件 Ea／kJmol一1 k(催)/k(無) 無催化劑 335 3.41012(700 K) 使

3、用鐵催化劑 167 [交流研討] 1、結(jié)合影響反應(yīng)速率的因素,思考什么條件 能使氨生成的快 答：升高溫度 增大壓強(qiáng) 增大反應(yīng)物濃度 使用催化劑 2、實驗表明,在特定條件下,合成氨反應(yīng)的速率與反應(yīng)的物質(zhì)的濃度的關(guān)系為 答：ν =κC(N2)C1.5(H2)C-1(NH3) 1 / 3 3、請你根據(jù)關(guān)系式分析:各物質(zhì)的濃度對反應(yīng)速率有哪些影響 可以采取哪些措施來提高反應(yīng)速率 答： 增大N2、H2濃度、將氨及時從混合氣中分離出去 二、合成氨的適宜條件 [交流研討] 1．根據(jù)合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)，應(yīng)分別采取什么措施提高反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化

4、率和反應(yīng)速率?請將你的建議填入下表。 提高反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率 提高化學(xué)反應(yīng)速率 性質(zhì) 措施 性質(zhì) 措施 放熱 活化能高 分子數(shù)減小 低溫時反應(yīng)速率低 平衡常數(shù)不大 原料氣濃度增加能提高反應(yīng)速率 氨氣濃度增加能降低反應(yīng)速率 2．請你嘗試為合成氨選擇適宜條件。 3．在確定合成氨的適宜條件的過程中，你遇到了哪些困難?你是怎樣解決的? 4．為了提高合成氨生產(chǎn)的能力，你認(rèn)為還可以在哪些方面做進(jìn)一步改進(jìn)? 催化劑對合成氨反應(yīng)速率的影響 三、信息整合-----合成氨的適宜條件的選擇 據(jù)合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)應(yīng)分別采取什么

5、措施提高反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率討論: 1、既然增大壓強(qiáng)既可提高反應(yīng)速率,又可提高氨的產(chǎn)量,那么在合成氨工業(yè)中壓強(qiáng)是否越大越好 ? 2、既然降低溫度有利于平衡向生成氨的方向移動,那么生產(chǎn)中是否溫度越低越好? 3、在合成氨工業(yè)中要使用催化劑,既然催化劑對化學(xué)平衡的移動沒有影響,為什么還要使用呢 總結(jié)： 合成氨適宜條件 催化劑------鐵 ； 溫度-------700K左右 根據(jù)設(shè)備動力選擇壓強(qiáng)-----1107~ 1108Pa N2, H2投料比--------1:2.8 及時分離----氨氣 希望對大家有所幫助，多謝您的瀏覽！