【高中化学】人教版(2019)选择性必修一 化学反应的调控课件.pptxVIP

第二章化学反应速率与化学平衡

第四节化学反应的调控

工业合成氨

民以食为天。人类从诞生到1900年，几百万年时间，人口只有16亿，而1908年合成氨工业化至现在100多年时间，人口增加到超过76亿，合成氨是起了巨大的作用的。合成氨，诞生了化学肥料，使土地的粮食产量翻了几番，地球才能养活这么多人口，这其中的意义是无法用语言来表达的。

工业合成氨

氨除了作为肥料，也是生产硝酸、各种含氮的无机盐及有机中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和丁腈橡胶等的原料，在国民经济中占有重要地位。合成氨工业诞生以后，各种炸药都是以氨为原料合成的，在人类两次最大规模的战争———战和二战中成为杀人的利器。

硝酸甘油

NitroglycerinTablets364

(ma1用于阻心心疫据的油疗及预防，

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龙源

合成氨反应的特点

298K,N₂(g)+3H₂(g)=2NH₃(g)△H=-92.4kJ-mol-1,

△S=-198.2J·mol-1·K-1

(1)可逆性：反应为可逆反应。

(2)体积变化：正反应是气体体积缩小的反应。

(3)焓变：△H0,熵变：△S0。

(4)自发性：常温(298K)下，△H-T△S0,能自发进行。

298K,N₂(g)+3H₂(g)=2NH₃(g)△H=-92.4

△S=-198.2

工业合成氨时主要考虑的因素有哪些?

(1)多提高平衡混合物里氨的含量

(2)快提高单位时间里氨的产量

(3)便宜降低成本，提高原料利用率

(4)绿色保护环境，对设备的要求

kJ-mol-1,

J·mol-1·K-1

思考·交流

提高合成氨的产量

影响因素

浓度

温度

压强

催化剂

反应速率

增大

增大

升高

增大

使用

化学平衡

正向移动

增大反应物浓度减小生成物浓度

降低

增大

实际生产

归纳·总结

298K,N₂(g)+3H₂(g)=2NH₃(g)△H=-92.4kJ-mol-1,

△S=-198.2J-mol-1·K-1

对合成氨反应的影响

影响因素

浓度

温度

压强

提高平衡混合物中氨的含量

298K,N₂(g)+3H₂(g)=2NH₃(g)△H=-92.4

△S=-198.2

1.从化学平衡分析

化学反应原理的分析

kJ-mol-1,

J·mol-1·K-1

1.从化学平衡分析

(1)反应物配比

理论分析：

提高某一反应物的浓度利于产物生成实验结果：

按反应比充入反应物，生成物的含量最高

实践探索

实验验证

——

理论分析：

低温可以提高平衡混合物中氨的含量实验结果：与理论预期一致

1.从化学平衡分析

(2)温度采用控制变量的方法

平衡时氨的体积分数随温度变化示意图

实践探索

实验验证

NH的体积分数/%

温度/℃

——

1.从化学平衡分析

(3)压强

n(N₂):n(H₂)≈1:3400℃

理论分析：

压强越大越有利于提高平衡混合物中氨的含量

实验结果：与理论预期一致

实践探索——实验验证

平衡时氨的体积分数随压强变化示意图

NH₃的体积分数/%

压强/MPa

化学反应原理的分析

298K,N₂(g)+3H₂(g)=2NH₃(g)△H=-92.4kJ-mol-1,

△S=-198.2J·mol-1·K-1

1.从化学反应速率分析

催化剂

降低活化能

加快反应速率

催化剂与反应历程示意图

对合成氨

反应的影响

影响因素

浓度

温度

压强

催化剂

增大合成氨的反应速率

增大

升高

增大

使用

提高平衡混合物中氨的含量

n(N₂):n(H₂)≈1:3及时移走产生的氨

降低

增大

无影响

归纳·总结

化学反应条件的选择

1.浓度

N₂和H₂的投料比为1:2.8

迅速冷却氨使其变成液氨后及时分离，将分离后的原料气循环使用，并及时补充N₂和H₂

2.温度

低温利于提高平衡混合物中氨的含量，但会减小化学反应速率催化剂的活性

综合考虑：一般400~500℃

3.压强

从化学反应速率与化学平衡考虑，压强越大越好综合成本与设备耐压：10MPa~30MPa

4.催化剂

增大化学反应速率，不改变平衡混合物的组成

使用催化剂可使合成氨反应的速率提高上万亿倍现在常用铁触媒，其活性最好的温度为500℃左右

化学反应条件的选择

N₂+H₂热交换

^W

N₂+H₂NH₃+N₂+H₂

冷却

N₂+H₂

铁触媒40