高二化学工业合成氨共38页
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2.4工业合成氨(课件)高二化学(沪科版2020选择性必修第一册)
一、合成氨适宜生产条件的选择
1. 从化学反应速率ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ析
合成氨反应为什么慢？ ——活化能高
怎样降低反应的活化能？——改变反应历程
如何增大合成氨的化学反应速率？
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
一、合成氨适宜生产条件的选择
2. 从化学平衡移动的角度分析
综合动力、材料、设备等条件
20 MPa~50 MPa
实现工业生产：综合考虑成本要低！
一、合成氨适宜生产条件的选择
3. 综合分析
②催化剂 增大化学反应速率，不改变平衡混合物的组成。 合成氨工业要求催化剂具有活性强、机械强度高、不易中毒、 容易制备、价格低廉等特点。 目前公认的最适当的催化剂是以铁为主体的多成分催化剂。 其活性最好的温度为500 ℃左右。
二、工业合成氨的生产流程
02 净化 在制取原料气的过程中，常混有一些杂质气体，其中如 H2S、
CO 等杂质会使合成氨所用的催化剂中毒，所以必须除去。
03 合成
二、工业合成氨的生产流程
03 合成 加压后且达到
催化剂的活性 温度的 H2、N2
混合气体中 氨含量为 10% ～
20%
合成氨反应为放热 反应，可通过热交 换器有效利用此反 应热来预热反应前 的 H2、N2，降低合 成氨的成本。
典例解析
例、在一定条件下,可逆反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)(正反应是放
热反应)达到平衡,当单独改变下列条件后,有关叙述错误的是( D )
A.加催化剂,v(正)、v(逆)都发生变化且变化的倍数相等
B.加压,v(正)、v(逆)都增大,且v(正)增大的倍数大于v(逆)增大的倍数
工业合成氨++说课与讲课课件++2022-2023学年高二上学期化学人教版(2019)选择性必修1
国工防业工合业成氨
实现农业现代化
教材分析
教学目标
（1）应用化
学反应速率
和化学平衡
原理分析合
知 识
成氨的适宜 条件； （2）体验实
与 际生产条件
技
的选择与理 论分析的差
能 异；
（3）认识化
学理论知识
在工业生产
中的重要作
用。
（1）提高理
论联系实际的
（1）初步形
基本能力； 情 成从多方面综
（2）学会把 感 合思考问题的
五、六小组
得出结论
压强如何选择？
1、增大压强既可提高反应速率，又可提高氨的产
量，压强是否越大越好？
不是
高压 107~1087Pa
7
据反应器的钢材质量及综合指标确定。此 压强时有利于氨的合成，对动力、材料强度、 设备制造要求适中。
得出结论
温度如何选择？
2、高温反应速率快，低温平衡转化率高，究竟温 度如何选择？
普通高中课程标准实验教科书 化学反应原理（选修）
第二章 第4节
化学反应条件的优化 --工业合成氨
一、教材分析 二、学情分析 三、教法学法 四、教学程序
五、板书设计
教材分析
地位 作用
教学 目标
重点 难点
教材分析
地位作用
本基节础课
化学反应的方向
化工学业反合应成的限氨度
化学反应的速率
本节课
化学工业
重综大合意运义用
“用空气制造 面包的圣人”
第二章 第4节（第3课时）
工业合成氨的适宜条件
假设你是一个氨厂的厂长，对于合成 氨工业生产你将主要考虑哪些问题？
分析：合成氨反应有怎样的特点呢？
鲁教版九年级上册化学 第2章-第4节《化学反应条件的优化——工业合成氨》ppt课件(共38张ppt)
B．降低温度，增大压强，加入催化剂
C．升高温度，增大压强，增加氮气
D．降低温度，增大压强，分离出部分氨
解析：本题旨在考查影响化学平衡的外界因素的应用与
分析。题目要求增大合成氨反应中氢气的转化率，就是
在不增加氢气的情况下，改变合成氨反应的其他条件，
使更多的氢气转化为氨。从化学平衡分析也就是使平衡 栏
故B发生移动。在恒温、恒压时，加入He，使整个体
系做等压膨胀，体积变大，He虽然不参与化学反应，
但由于体积的膨胀，而使平衡混合物中的N2、H2、 栏
目
NH3的浓度都相应减小，结果，反应物浓度减小的程
链 接
度比生成物浓度减小的程度大，此时正反应速率小于
逆反应速率，平衡左移，故C发生移动。在恒温、恒
容时，向体系中加入He，使整个体系压强增大，但由
目 链
接
kc(N2)·c1.5(H2)·c－1(NH3)知，在一定的温度、压强下，
化学反应速率与反应物浓度c(N2)或c1.5(H2)成正比关系，
与生成物浓度c(NH3)成反比关系。因此可以采用增大
反应物浓度、减小生成物浓度来提高化学反应速率。
4．催化剂对化学反应速率的影响：加催化剂可以
使反应的活化能从335kJ·mol－1降低为167kJ·mol－1，
例2 对于合成氨的反应来说，使用催化剂和施加高压，
下列叙述中正确的是( )
A．都能提高反应速率，都对化学平衡状态无影响
栏
B．都对化学平衡状态有影响，都不影响达到平衡状态 目
链
所用的时间
接
C．都能缩短达到平衡状态所用的时间，只有压强对化
学平衡状态有影响
D．催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间，而压
氨的工业合成(共53张PPT)
课 时 作 业
菜
单
LK ·化学 选修 化学与技术
教 学 目 标 分 析 课 堂 互 动 探 究
1.合成氨反应的化学方程式：N2＋3H2
教 学 方 案 设 计
2NH3 。
当 堂 双 基 达 标
2．合成氨反应的特点： (1)可逆反应；(2) 放 热反应；(3)气体总体积 缩小 的反 应。
课 前 自 主 导 学 菜 单
课 时 作 业
LK ·化学 选修 化学与技术
教 学 目 标 分 析 课 堂 互 动 探 究
教 学 方 案 设 计
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜 单
课 时 作 业
LK ·化学 选修 化学与技术
教 学 目 标 分 析 课 堂 互 动 探 究
教 学 方 案 设 计
当 堂 双 基 达 标
1.合成氨反应的特点： (1)可逆反应；(2)放热 反应；(3)气体体积缩小 的反应。(重点) 2.合成氨适宜条件的选 择：(1)高压；(2)适当 温度；(3)催化剂。(重 点) 3.勒夏特列原理在合成 氨反应中的应用。(重 难点) 4.合成氨工艺流程。(重 点)
课 堂 互 动 探 究
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学
②影响化学平衡移动的外界因素有哪些？ 【提示】 温度、浓度、压强。
课 时 作 业
菜
单
LK ·化学 选修 化学与技术
教 学 目 标 分 析 课 堂 互 动 探 究
③合成氨实际生产中采用高温、高压、催化剂，其中有 利于提高平衡混合物中NH3的百分含量的因素有哪些？
【提示】 高温不利于平衡正向移动；催化剂对化学平
教 学 方 案 设 计
升温、增加N2或H2浓度，使用催化剂均能加快反应速率； 加压、降温、及时分离出NH3、增加c(N2)和c(H2)均有利于 平衡正向移动，增大氨的产率。
高中化学人教版《工业合成氨》教学课件1
②但是压强越大，对设备的要求高、压缩H2 和N2所需要的动力大，因此选择压强应符合 实际科学技术。
在合成氨工业中要使用催化剂，既然催化剂对化 学平衡的移动没有影响，为什么还要使用呢？
催化剂对合成氨反应速率的影响
条件 △ E /KJ/mol k(催)/k(无) D.
工业炼铁、从海水中提取镁、制玻璃、水泥过程中都需要用到石灰石
C. c(H+）/c(OH-）=1012的溶液中： NH4+、Al3+、NO3-、Cl-
C、根据2FeCl2+2HCl+I2＝2FeCl3+2HI可知氧化性是I2＞Fe3+，不符合题干已知条件，所以化学方程式不成立，故C选；
C.适宜的温度、高压、催化剂 D. 加入苯酚显紫色的溶液： K+、ClO-、SO42-、SCN-
度有利综于合平以衡上正因向素移，动实。际生产中温度一 ② 可般是选温择度在越70低0K，左反右应速率越小，达到平衡所
需要的时间越长，因此温度也不宜太低。 ③ 催化剂要在一定温度下催化活性最大。
氢氮比
思考
即使在500℃和30MPa时，合成氨平衡混
合物中NH3的体积分数也只有26.4%，转 化率仍不够大，还可采取什么办法？
实验表明，在特定条件下，合 成氨反应的速率与反应的物质 的浓度的关系为
ν =κ C(N2) C1.5(H2) C-1(NH3)
N2+3H2
2NH3
（正反应放热）
设想合成氨的发展前景
化学模拟生物固氮
【解析】 ③滴定前读数是0.01ml，滴定后的读数是27.60ml，因此实际消耗硫代硫酸钠溶液的体积是27.50ml，则根据反应式2BaCrO4＋6I－＋ 16H＋＝3I2＋2Ba2＋＋2Cr3＋＋8H2O、2S2O32一+I2=S4O62—+2 I－可知Cr3＋～3S2O32一，所以废水Ba2＋的浓度为 。 D. 葡萄糖溶液中：Na+、H+、SO42-、Cr2O72（2）①Na2SO3中的硫是+4价，有还原性，和I2发生氧化还原反应； 【点睛】解离子共存题，首先要搞清常见的离子反应有：①生成难溶物，如Ba2+与CO32－、SO42－生成难溶物；②生成挥发性的气 体，如CO32－与H+生成CO2气体；③生成弱电解质，如NH4+与OH－生成NH3·H2O；④发生氧化还原反应，如C在酸性条件下NO3－
在合成氨工业中要使用催化剂，既然催化剂对化 学平衡的移动没有影响，为什么还要使用呢？
催化剂对合成氨反应速率的影响
条件 △ E /KJ/mol k(催)/k(无) D.
工业炼铁、从海水中提取镁、制玻璃、水泥过程中都需要用到石灰石
C. c(H+）/c(OH-）=1012的溶液中： NH4+、Al3+、NO3-、Cl-
C、根据2FeCl2+2HCl+I2＝2FeCl3+2HI可知氧化性是I2＞Fe3+，不符合题干已知条件，所以化学方程式不成立，故C选；
C.适宜的温度、高压、催化剂 D. 加入苯酚显紫色的溶液： K+、ClO-、SO42-、SCN-
度有利综于合平以衡上正因向素移，动实。际生产中温度一 ② 可般是选温择度在越70低0K，左反右应速率越小，达到平衡所
需要的时间越长，因此温度也不宜太低。 ③ 催化剂要在一定温度下催化活性最大。
氢氮比
思考
即使在500℃和30MPa时，合成氨平衡混
合物中NH3的体积分数也只有26.4%，转 化率仍不够大，还可采取什么办法？
实验表明，在特定条件下，合 成氨反应的速率与反应的物质 的浓度的关系为
ν =κ C(N2) C1.5(H2) C-1(NH3)
N2+3H2
2NH3
（正反应放热）
设想合成氨的发展前景
化学模拟生物固氮
【解析】 ③滴定前读数是0.01ml，滴定后的读数是27.60ml，因此实际消耗硫代硫酸钠溶液的体积是27.50ml，则根据反应式2BaCrO4＋6I－＋ 16H＋＝3I2＋2Ba2＋＋2Cr3＋＋8H2O、2S2O32一+I2=S4O62—+2 I－可知Cr3＋～3S2O32一，所以废水Ba2＋的浓度为 。 D. 葡萄糖溶液中：Na+、H+、SO42-、Cr2O72（2）①Na2SO3中的硫是+4价，有还原性，和I2发生氧化还原反应； 【点睛】解离子共存题，首先要搞清常见的离子反应有：①生成难溶物，如Ba2+与CO32－、SO42－生成难溶物；②生成挥发性的气 体，如CO32－与H+生成CO2气体；③生成弱电解质，如NH4+与OH－生成NH3·H2O；④发生氧化还原反应，如C在酸性条件下NO3－
高二化学工业合成氨课件
缺氮的棉花
智利硝石(NaNO3)
易溶于水，只见于干燥地区，著 名产地为智利北方，为氮之来源， 又称"钠硝石"。
思考与交流：
4、从表2-3数据表明，即使在500ºC和30MPa的 条件下，平衡混和物中氨的含量仅达26.4%，即 转化率仍不够大，为了使平衡向生成氨的方向 移动，提高N2、H2的转化率,还可以采取哪些措 施？
条件
选择合适的压强：20MPa~~~50MPa，有利
合 成
于氨的合成，该压强下进行生产，对动 力、材料、设备等来说正合适。
1、既然增大压强可提高反应速率，又可提高氨
的含量，那么在合成氨工业中压强是否越大越
好？
条件
2、既然降低温度有利于平衡向生成氨的方向移
动，那么在合成氨工业中温度是否越低越好？
条件
3、催化剂对化学平衡没有影响，在合成氨工业
中是否需要使用催化剂？ 条件
压强
NH3 /Mpa
含量/%
0.1 10 20 30 60 100
1:1 1:2 1:3 1:4 1:5 1:6
N2:H2
合成氨流程简图
合 成
压缩机
塔
氢氮混合气
水冷器 循环气体
氨 分 离 器
液 氨 循环压缩机
四、运用方法，解决实际问题
已知2SO2(g)+O2(g)
2SO3 (g)
(正反应为吸热反应）其实验数据见表
(1)应选用的温度是_4_5_0_℃__。 (2)应采用的压强是_常__压___，理由是_因__为__常__压__下__SO2 (的3)转__化__率__已__经__很__高__，__若__采__用__较__大__压__强__，__S_O_2_的__转__化__率__提 高_很__少__，__但__需__要__的__动__力__更__大__，__对__设__备__的__要__求__更__高__。___ （3）__在生产中常用过量空气的原因是什么？
高中化学 1.2 氨的工业合成课件 鲁科版选修2
20~50 MPa 的压强
要点一
要点二
即时检测
典例导航 即时演练
反应 条件
对化学反 应速率的 影响
升高 温度
有利于增 大化学反 应速率
使用 催化剂
有利于增 大化学反 应速率
对平衡混合物中氨
含量(体积分数)的 合成氨条件的选择 影响
升高温度,化学反应速率
增大,但不利于提高平衡
不利于提高平衡混 合物中氨的含量
混合物中氨的含量,因此, 合成氨的温度要适宜,工 业上一般采用 500 ℃左
右的温度,在这个温度时, 铁触媒的活性也最大
工业上一般采用铁触媒,
没有影响
使反应能在较低温度下
较快进行
要点一
要点二
即时检测
典例导航 即时演练
【例1】 对3H2+N2 2NH3(正反应为放热的反应)的平衡体系, 下列说法正确的是( )
A.在容积、温度不变时,充入Ne,压强增大,平衡向正反应方向移
动
B.升高温度,v(正)、v(逆)都增大,增大的程度是v(逆)<v(正)
C.分离出氨,平衡向正反应方向移动,v(正)增大
D.增大N2的物质的量,H2的转化率增大,N2的转化率减小 解析：增大组分浓度、增大压强、升高温度,v(正)、v(逆)都增大,
要点一
要点二
即时检测
典例导航 即时演练
2.合成氨的适宜条件。
反应 条件
增大 压强
对化学反 应速率的 影响
有利于增 大化学反 应速率
对平衡混合物中氨
含量(体积分数)的 合成氨条件的选择 影响
增大压强,有利于氨的合
有利于提高平衡混 合物中氨的含量
成,但需要的动力大,对材 料、设备等要求也高,因 此,工业上一般采用
高中化学第一单元走进化学工业1.2人工固氮技术mdashmdash合成氨课件新人教版选修2
大量的氮气和氢气未反应。为了充分利用原料,要把氨及时分离出
来,使未反应的原料气重新得到利用。
1
2
3
4
5
1工业上用氢气和氮气合成氨,氢气的主要来源是(
)
A.水和燃料
B.电解水
C.锌和稀硫酸 D.液化空气
解析：B、C项生产H2成本太高,不符合实际;D项空气中不含有H2,
通过液化得不到H2。
答案：A
1
1.能记住工业合成氨的基本原理、基本生产过程以及合成氨工
业的发展。
2.能记住工业获得合成氨的大量廉价原料气的方法,能说出合成
氨原料气循环利用的原理和重要意义。
3.能说出工业合成氨与环境的关系。
一
二
三
一、合成氨的反应原理
1.反应的化学方程式
工业合成氨反应的化学方程式:N2+3H2
2NH3。
2.反应的特点
2
3
4
5
2如图是合成氨的简要流程示意图,x路线上送回合成塔的物质是
(
)
A.催化剂
B.N2和H2
C.只有N2
D.只有H2
解析：工业上将未反应的N2、H2通过循环压缩机送回合成塔循环
利用。
答案：B
1
2
3
4
3合成氨反应的正反应是气体分子数减小的放热反应,合成氨工业
的工艺流程如下:
下列关于合成氨工业的说法中不正确的是(
化剂作用下合成氨。
(2)氨的分离:从合成塔出来的混合气体通过冷凝器使氨液化,从
而将氨分离出来。
合成塔出来的混合气体中约含15%(体积分数)的氨,分离出氨后
为什么要进行循环操作?
提示①合成氨反应转化率低,从合成塔出来的混合气体中氮气和
来,使未反应的原料气重新得到利用。
1
2
3
4
5
1工业上用氢气和氮气合成氨,氢气的主要来源是(
)
A.水和燃料
B.电解水
C.锌和稀硫酸 D.液化空气
解析：B、C项生产H2成本太高,不符合实际;D项空气中不含有H2,
通过液化得不到H2。
答案：A
1
1.能记住工业合成氨的基本原理、基本生产过程以及合成氨工
业的发展。
2.能记住工业获得合成氨的大量廉价原料气的方法,能说出合成
氨原料气循环利用的原理和重要意义。
3.能说出工业合成氨与环境的关系。
一
二
三
一、合成氨的反应原理
1.反应的化学方程式
工业合成氨反应的化学方程式:N2+3H2
2NH3。
2.反应的特点
2
3
4
5
2如图是合成氨的简要流程示意图,x路线上送回合成塔的物质是
(
)
A.催化剂
B.N2和H2
C.只有N2
D.只有H2
解析：工业上将未反应的N2、H2通过循环压缩机送回合成塔循环
利用。
答案：B
1
2
3
4
3合成氨反应的正反应是气体分子数减小的放热反应,合成氨工业
的工艺流程如下:
下列关于合成氨工业的说法中不正确的是(
化剂作用下合成氨。
(2)氨的分离:从合成塔出来的混合气体通过冷凝器使氨液化,从
而将氨分离出来。
合成塔出来的混合气体中约含15%(体积分数)的氨,分离出氨后
为什么要进行循环操作?
提示①合成氨反应转化率低,从合成塔出来的混合气体中氮气和