合成氨條件的選擇一、合成氨的適宜條件的選擇—化學反應速率和化學平衡知識的運用

選擇適宜條件的依據、思路和方法：合成氨的反應原理(方程式）：

N2+3H22NH3(放熱反應)

這是一個氣體總體積縮小的、放熱的可逆反應。請思考這個反應的特點？工業(yè)上合成氨，主要要考慮哪些因素？根據化學反應速率的有關知識，思考：————————，——————，————————

，都可以使合成氨的化學反應速率增大。增大壓強升高溫度使用催化劑經濟效益和社會效益：速度要快，原料的利用率要高，單位時間的產量要高。另外還要考慮生產中的消耗能源，原料，設備條件等因素。根據化學平衡的知識請思考：要增大平衡體系中氨的含量、增大原料的轉化率可以采用哪些方法？增大壓強，降低溫度，減小生成物的濃度都可以提高原料的轉化率。下面請綜合以上兩方面的因素，并結合實際情況討論實際生產中對壓強、溫度、濃度等條件的選擇。

N2+3H22NH3(放熱反應)1、壓強怎么選？

分析：①合成氨反應是體積縮小的氣體反應，增大壓強既可以增大反應速率，又能提高平衡混合物中氨的含量，所以理論上壓強越大越好。②但是壓強越大，對設備的要求高、壓縮H2和N2所需要的動力大，因此壓強也不宜過高。綜合以上兩點，實際生產中壓強一般選擇在20MPa---50MPa之間。

2、溫度怎么選擇？①因為正反應方向是放熱的反應，所以降低溫度有利于提高平衡混合物中氨的含量。

②可是溫度越低，反應速率越小，達到平衡所需要的時間越長，因此溫度也不宜太低。催化劑要在一定溫度下效果最好。綜合以上因素，實際生產中溫度一般選擇在500℃（主要考慮催化劑的活性）左右。

3、用不用催化劑？使用催化劑能否提高合成氨的轉化率？使用催化劑對反應速率有何影響？實際生產中選用鐵為主體的多成分催化劑（鐵觸媒），它在500℃時活性較高。

4、濃度怎么定？H2和N2的比例怎么定？增大反應物的濃度可以增大反應速率，減小生成物的濃度可以使平衡正向移動。因此可以用保持一定的氮、氫濃度，減少氨氣的濃度的方法，提高合成氨的效率和產量。實際生產中的處理方法：及時將氣態(tài)氨冷卻液化而分離出去；及時補充氮氣和氫氣，使其保持一定的濃度。舉例：在合成氨工業(yè)中，為增加氨氣的日產量，在實現此目的的過程中與平衡移動無關的是

（A）不斷將氨分離出來（B）使用催化劑（C）采用500℃的高溫（D）采用20-50Mp的壓強二、合成氨工業(yè)簡介：1、合成氨工業(yè)的流程原料氣的制取—凈化—壓縮—合成—分離

—液氨

N2H2

原料氣的制取

N2：液化空氣，蒸發(fā)分離出氮氣

H2：用水和燃料在高溫下制取。如：C+H2O（g）CO+H2，CO+H2O（g）CO2+H2

思考：1molC能制取多少氫氣？

2、氨的合成：（1）主要設備：合成塔（2）反應原理：N2+3H22NH3高溫高壓催化劑

三、設想合成氨的發(fā)展前景氮的固定：把游離態(tài)氮轉化為化合態(tài)氮的過程。①人工固氮（化學固氮）：成本高、轉化率低、效率低。②生物固氮（根瘤菌）：常溫常壓、成本低、轉化率高。⑴新型催化劑催化合成⑵化學模擬生物固氮[課堂練習]

1、有平衡體系CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H<0

，為了增加CH3OH的產量，應該采取的措施是（）。

A、高溫、高壓B、適宜的溫度、高壓、催化劑

C、低溫、低壓D、高溫、高壓、催化劑B催化劑

2、在硫酸工業(yè)中，通過下列反應使SO2氧化為SO3：

2SO2+O22SO3△H<0，試回答下列問題：⑴生產過程中常常通入過量的空氣，你認為其原因是什么？⑵實際生產控制的溫度為400℃-500℃，為什么？⑶增大壓強對上述反應有何影響？工業(yè)上常常采用常壓，為什么？100atm200atm300atmTN2轉化率0300atm200atm100atmTN2轉化率0TN2轉化率0TN2轉化率0100atm200atm300atm100atm200atm300atm

3、能正確反應出：N2

(g)+3H2

(g)2NH3

(g)△H<0的關系的是（）。ABCDD4、牙齒表面由一層堅硬的、組成為Ca5(PO4)3OH的物質保護著，它在唾液中存在下列平衡：Ca5(PO4)3OH(固)5Ca2++3PO43-+OH-，進食后，細菌和酶作用于食物，產生有機酸，這時牙齒就會受到腐蝕，其原因是_________________________，已知Ca5(PO4)3F(固)的溶解度比上面礦化產物更小，質地更堅固。請用離子方程式表示當牙膏中配有氟化物添加劑后能防止齲齒的原因________________________________________。5、氯化銅溶液為淡藍色，當加入濃鹽酸后，溶液就會變成黃綠色，這種顏色變化是由下列可逆反應引起的：[Cu(H2O)4]2++4Cl-[CuCl4]2-+4H2O下列方法能使溶液變成淡藍色的是（）A、加蒸餾水B、加AgNO3溶液C、加NaCl溶液D、加鹽酸AB4、答案（1）有機酸與OH-中和，使平衡向脫礦方向移動。（2）F-+Ca5(PO4)3OHCa5(PO4)3F+OH-5、解析：溶液變成淡藍色，是由于平衡向左移動，移向生成水合銅離子[Cu(H2O)4]2+一方。當加水時，既可看做增加了生成物之一水的量，又可看做對[Cu(H2O)4]2+和Cl-濃度起降低影響大的一方；加入Ag-NO3溶液，Ag++Cl-AgCl↓，使反應物一方的Cl-濃度在平衡體系中減小，平衡移向濃度減小的一方。因此，A、B是正確的。答案：A、B6、合成氨工業(yè)中，原料氣（N2、H2及少量CO、NH3的混合氣）在進入合成塔前常用醋酸二氨合銅（I）溶液來吸收原料氣中的CO，其反應是：[Cu(NH3)2Ac]+CO+NH3[Cu(NH3)3]Ac·CO△H<0（1）必須除去原料氣中CO的原因是_______。（2）醋酸二氨合銅（I）吸收CO的生產適宜條件應是_______。（3）吸收CO后的醋酸銅氨溶液經過適當處理又可再生，恢復其吸收