第4節(jié)化學反應(yīng)條件的優(yōu)化-----工業(yè)合成氨第4節(jié)化學反應(yīng)條件的優(yōu)化1于1931年獲諾貝爾化學獎于1918年獲諾貝爾化學獎于2007年諾貝爾化學獎格哈德.埃特爾于1931年獲諾貝爾化學獎于1918年獲諾貝爾化學獎于22分析該反應(yīng)的特點：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)已知298K時:△H=-92.2KJ·mol-1△S=-198.2J·K-1·mol-1 分析該反應(yīng)的特點：N2(g)+3H2(g)23【問題】如果你是合成氨工廠的廠長的話，工業(yè)生產(chǎn)時你主要考慮哪些問題？經(jīng)濟效益和社會效益

增大化學反應(yīng)速率單位時間內(nèi)產(chǎn)率高增大化學反應(yīng)限度原料的利用率高另外還要考慮生產(chǎn)中的消耗能源、原料來源、設(shè)備條件、環(huán)境保護等因素。｛【問題】如果你是合成氨工廠的廠長的話，工業(yè)生產(chǎn)時你主要考慮哪4溫故知新影響化學反應(yīng)速率和化學平衡的重要因素有哪些?化學反應(yīng)速率化學平衡氣體壓強溫度催化劑反應(yīng)物濃度溫度越高,反應(yīng)速率越大壓強越大,反應(yīng)速率越大催化劑加快反應(yīng)速率反應(yīng)物濃度越大,反應(yīng)速率越大升高溫度,平衡向吸熱反應(yīng)方向移動增大壓強,平衡向氣體體積減小的方向移動催化劑對平衡無影響增大反應(yīng)物濃度,平衡正向移動溫故知新影響化學反應(yīng)速率和化學平衡的重要因素有哪些?5合成氨的適宜條件的選擇反應(yīng)物的濃度催化劑溫度壓強增大反應(yīng)速率外界條件增大反應(yīng)限度平衡分析【學以致用】N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-92.2KJ·mol-1合成氨的適宜條件的選擇反應(yīng)物的濃度催化劑溫度壓強增大反應(yīng)速率6【交流·研討】研討的內(nèi)容研討的問題學習小組1、既然增大壓強既可提高反應(yīng)速率，又可提高氨的產(chǎn)量，那么在合成氨工業(yè)中壓強是否越大越好？壓強怎么定？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、催化劑對化學平衡的移動沒有影響，在合成氨工業(yè)中要不要使用催化劑，為什么？溫度怎么選擇？要不要用催化劑？討論結(jié)束后，1、2、3組分別展示第1、2、3個問題答案；4、5、6組分別對1、2、3組進行評價補充?！窘涣鳌ぱ杏憽垦杏懙膬?nèi)容研討的問題學習小71、壓強怎么選？1組展示、4組進行評價補充。1、壓強怎么選？82、用不用催化劑？2組展示、5組進行評價補充。2、用不用催化劑？9催化劑對合成氨反應(yīng)速率的影響條件Ea/KJ.mol-1k(催)/k(無)反應(yīng)速率常數(shù)無催化劑3353.4×1012(700k)使用Fe催化劑167使用催化劑可使合成氨反應(yīng)的速率提高上萬億倍?！緮?shù)據(jù)支持】催化劑對合成氨反應(yīng)速率的影響條件Ea/KJ.mol-1k(103、溫度怎么選擇？3組展示、6組進行評價補充。3、溫度怎么選擇？11外部條件工業(yè)合成氨選擇的適宜條件壓強催化劑溫度課本68頁第二自然段研討的結(jié)果？？外部條件工業(yè)合成氨選擇的適宜條件壓強催化劑溫度課本68頁第二12【信息支持】一定溫度壓強下、氮氣、氫氣的投料比與平衡時氨氣含量的關(guān)系實驗研究表明，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:ν=κC(N2)C1.5(H2)C-1(NH3)【分析】（1）各物質(zhì)的濃度對反應(yīng)速率有哪些影響？（2）增大哪種反應(yīng)物的濃度對反應(yīng)速率影響更大一些？氨為什么要及時分離？（3）氮氣和氫氣投料比為什么是1:2.8?（4）氮氣氫氣為什么循環(huán)使用？閱讀課本第67頁最后一自然段至68頁【信息支持】一定溫度壓強下、氮氣、氫氣的投料比與平衡時氨氣含13條件工業(yè)合成氨的適宜條件壓強催化劑溫度表四研討的結(jié)果適宜溫度700K左右使用鐵觸媒作催化劑氮氣和氫氣投料比1:2.8氨及時分離、氮氣氫氣循環(huán)利用濃度高壓107-108Pa條件工業(yè)合成氨的適宜條件壓強催化劑溫度表四研討的結(jié)果14加壓抽離液氨分離液氨除去氣體中的油霧、水，防止催化劑中毒加壓抽離液氨分離液氨除去氣體中的15合成氨車間外貌合成氨車間外貌16高中化學《化學反應(yīng)條件的優(yōu)化——工業(yè)合成氨》課件17高中化學《化學反應(yīng)條件的優(yōu)化——工業(yè)合成氨》課件18高中化學《化學反應(yīng)條件的優(yōu)化——工業(yè)合成氨》課件19*一般要使用催化劑：

*選擇合適的溫度：*選擇合適的壓強：【小結(jié)·反思】這樣可以大大加快化學反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率，也提高了經(jīng)濟效益；既要考慮化學反應(yīng)速率和化學平衡，還要考慮動力、材料、設(shè)備等。該溫度是催化劑活性最大的溫度；工業(yè)生產(chǎn)中化學反應(yīng)條件優(yōu)化的原則：【小結(jié)·反思】這樣可以大大加20合成氨反應(yīng)是一個可逆反應(yīng):N2(g)+3H2(g)2NH3(g)已知常溫時:△H=-92.2KJ·mol-1△S=-198.2J·K-1·mol-1常溫下合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)K為４.１×１０６（mol·L-1)-2【信息支持】從反應(yīng)條件的選擇的角度分析:你認為合成氨工業(yè)的發(fā)展方向是怎樣的？溫度催化劑哈伯900K鋨現(xiàn)在700K鐵合成氨反應(yīng)是一個可逆反應(yīng):N2(g)+3H2(g)21提出固氮酶活性中心的結(jié)構(gòu)模型

盧嘉錫提出固氮酶活性中心的結(jié)構(gòu)模型

盧嘉錫22遷移應(yīng)用：已知2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g)△H＜0其實驗數(shù)據(jù)見表（1）從理論上分析，為了使二氧化硫盡可能轉(zhuǎn)化為三氧化硫，可控制的條件是（高、低？）溫，（高、低？）壓（2）實際生產(chǎn)中，選定400℃～500℃作為操作溫度其原因是。（3）實際生產(chǎn)中，采用的壓強為常壓，其原因是。（4）在生產(chǎn)中，通入過量空氣的目是。（5）尾氣中有SO2必須回收是為了。不同壓強SO2的轉(zhuǎn)化率（%）1.01×105Pa5.05×105Pa1.01×106Pa5.05×106Pa1.01×107Pa450℃97.5%98.9%99.2%99.6%99.7%5