工业合成氨 PPT
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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
工业合成氨课件
提__高_很__少__，__但__需_要__的__动__力__更_大__，__对__设__备_的__要__求__更__高_。
5、在合成氨反应中，入口气体体 积比 N2:H2:NH3 为6:18:1，出口 气体体积比为9:27:8，则H2的转
化率为___2_5_%___。
起始
N2+3H2 6 18
2NH3 1
施来提高反应速率？
2、压强的选择
①合成氨反应是气态物质系数减小的气体 反应，增大压强既可以增大反应速率，又能使 平衡正向移动，所以理论上压强越大越好。
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。
综合以上两点:根据反应器钢材质量 及综合指标，一般选择中压生产。
弗里茨·哈伯：
给人类带来丰收和 喜悦的天使，用空 气制造面包的圣人。
合成氨反应: N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
假如你是一个合成氨工厂的老板，对工业生 产你会考虑哪些问题？
反应的可能性要强 原料的利用率要高 单位时间内产率高
化学反应的方向性
增大化学反应限度 加快化学反应速率
另外还要考虑生产中的能源消耗、原料 来源、设备条件、环境保护等因素。
(D)合成氨工业采用20 MPa ---- 50MPa ，是因该条 件下催化剂的活性最好
4.已知2SO2(g)+O2(g)
2SO3 (g) △H＜0。
催化剂的温度是_4_5_0_℃__。 (2)应采用的压强是__常__压__，理由是__因__为_常__压__下__SO2 __的__转__化_率__已__经__很__高_，__若__采__用__较_大__压__强__，__S_O_2_的__转__化_率_
5、在合成氨反应中，入口气体体 积比 N2:H2:NH3 为6:18:1，出口 气体体积比为9:27:8，则H2的转
化率为___2_5_%___。
起始
N2+3H2 6 18
2NH3 1
施来提高反应速率？
2、压强的选择
①合成氨反应是气态物质系数减小的气体 反应，增大压强既可以增大反应速率，又能使 平衡正向移动，所以理论上压强越大越好。
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。
综合以上两点:根据反应器钢材质量 及综合指标，一般选择中压生产。
弗里茨·哈伯：
给人类带来丰收和 喜悦的天使，用空 气制造面包的圣人。
合成氨反应: N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
假如你是一个合成氨工厂的老板，对工业生 产你会考虑哪些问题？
反应的可能性要强 原料的利用率要高 单位时间内产率高
化学反应的方向性
增大化学反应限度 加快化学反应速率
另外还要考虑生产中的能源消耗、原料 来源、设备条件、环境保护等因素。
(D)合成氨工业采用20 MPa ---- 50MPa ，是因该条 件下催化剂的活性最好
4.已知2SO2(g)+O2(g)
2SO3 (g) △H＜0。
催化剂的温度是_4_5_0_℃__。 (2)应采用的压强是__常__压__，理由是__因__为_常__压__下__SO2 __的__转__化_率__已__经__很__高_，__若__采__用__较_大__压__强__，__S_O_2_的__转__化_率_
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。
《合成氨的概述》课件
合成氨的发现
总结词
合成氨的发现可以追溯到19世纪末期，当时科学家们开始探索氮和氢合成氨的可能性。
详细描述
1898年，德国化学家弗里茨·哈伯（Fritz Haber）和助手卡尔·博施（Carl Bosch）成功地开发出了一 种能够实现大规模合成氨的方法，这种方法被称为哈伯-博施法。这一发现为工业生产和农业提供了大 量的氨，对全球经济发展和人类生存具有重要意义。
原料气的净化
总结词
原料气的净化是合成氨生产工艺的重要环节，主要是通过化学和物理方法去除 原料气中的杂质，如二氧化碳、硫化氢和氧气等。
详细描述
原料气的净化通常包括脱硫、脱碳和脱氧等过程。脱硫主要是用碱性溶液或固 体吸收剂去除硫化氢；脱碳主要是用溶液吸收或固体吸附剂去除二氧化碳；脱 氧主要是通过催化剂或氧化反应将氧气转化为水。
环保与安全问题
总结词
合成氨工艺中存在一些环保与安全问题，需要采取相应的措施加以解决。
详细描述
合成氨工艺中会产生大量的废气和废水，如果处理不当会对环境造成污染。因此，需要 采取一系列环保措施，如废气处理、废水处理和废弃物回收等。此外，由于合成氨工艺 需要在高温高压下进行，也存在一定的安全风险。因此，需要采取相应的安全措施，如
《合成氨的概述》 ppt课件
目 录
• 合成氨的简介 • 合成氨的生产工艺 • 合成氨的工艺特点 • 合成氨的未来发展 • 总结
01
合成氨的简介
合成氨的定义
总结词
合成氨是指将氮和氢在高温高压和催化剂的作用下合成为氨的过程。
详细描述
合成氨是一种化学反应，通常在高温高压和催化剂存在的条件下进行，将氮气和氢气合成为氨气。这个反应是工 业上大规模生产氨的重要方法，也是化学工业中的重要反应之一。
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－
工业合成氨课件
c1.5(H2)]成正比关系，与生成物浓度[c(NH3)]成反比关系。
由此在一定温度、压强下，可采取增大反应物浓度、减
小生成物浓度来提高化学反应速率。另外还可采取升高温度， 使用合适的催化剂降低反应活化能来增大反应速率常数K加 快反应速率。 答案：见分析
2．合成氨工业生产中，为什么要采用分离产物，将原料气
3 0 3x 2x 3－3x 2x
1－x
2x 得： ×100%＝26.4% 2x＋1－x＋3－3x x＝0.418 0.418 mol α(N2)＝ 1 mol ×100%＝41.8%。
(4)增大反应浓度或降低产物浓度有利于平衡右移；低 温时虽然有利于化学反应正向进行，但速率较小，为提高
化学反应速率，500℃时加入合适的催化剂(铁)，既提高化
离出 NH3 。
四、反应流程
1．实验研究表明，在特定条件下，合成氨反应的速率与参
与反应的物质的浓度的关系式为：v＝k· c(N2)· c1.5(H2)· c－
1(NH 3)，请你根据该关系式分析，各物质的浓度对反应速
率有哪些影响？可以采取哪些措施来提高反应速率？ 分析：由合成氨反应的化学反应速率公式可知，在一定 温度、压强下，化学反应速率与反应物浓度[c(N2)或
[解析]
A项，混合气进行循环利用，原子利用率高，
符合绿色化学思想；B项，分离液氨不能加快反应速率，主 要是利于平衡正向移动，提高原料利用率；C项，压缩混合
气(加压)利于平衡正向移动；D项，催化剂能加快反应速率，
对平衡无影响。 [答案] B
合成氨流程中的每个环节的总旨是：增大产率、降低成
本、增大效益。
衡混合物中NH3含量的变化情况。 达到平衡时平衡混合物中NH3的含量(体积分数)[投料 V(N2)∶V(H2)＝1∶3]
合成氨工业生产课件
农药
合成氨是制造农药的重要成分。
医药
合成氨还可以用于制药中的合成 反应。
工业生产
合成氨在提高工业生产效率中也 具有重要的作用。
合成氨的生产工艺
1
氨的物理和化学性质
氨是一种无色、有强烈气味的气体。它的燃烧是生成水和氮氧化物。
2
氨的生产方法
合成氨的生产方法通常采用哈伯-玻斯曼过程，需要高压、高温、铁催化和氢气。
3
传统合成氨工艺
传统的合成氨工艺存在能源消耗高、开销大、环保问题等诸多问题。
4
新型合成氨工艺
新型合成氨工艺是一种绿色、高效、低耗的方法，采用先进的催化剂和反应条件实现合成氨 的高效率转化。
合成氨工业生产的优势和挑战
优势：高效、节能、环保
合成氨工业生产具有高效、节能、环保等诸多优势，有助于推动工业绿色化发展。
技术进步和创新发展方向
新型催化剂和反应条件不断涌现， 合成氨工业将朝着更加高效、节 能、环保的方向发展。
总结
本课件介绍了合成氨的定义、生产工艺、优势和挑战，以及全球合成氨产能 与消费量、合成氨的用途和市场需求、技术进步和创新发展方向。随着技术 进步和新型催化剂的应用，合成氨工业将会越来越高效、节能和环保。
挑战：原料供应、装置设计、废气处理
合成氨工业生产面临原料供应的不稳定性、装置设计的复杂性、废气处理的环保问题等诸多 挑战。
合成氨工业发展现状和趋势
全球合成氨产能与消费量
全球各国合成氨产能与消费量不 断增长，中国是最大的生产和消 费国家。
合成氨的用途和市场需求
肥料、农药、医药等行业对合成 氨的市场需求逐年增长。
合成氨工业生产ppt课件
合成ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ是广泛应用于肥料、农药、医药等领域的重要化工原料。本课件介绍 了合成氨的定义、生产工艺、优势和挑战、以及发展现状和趋势。
合成氨工业PPT课件(上课用)
CH4
+
H2O
催化剂 高温
CO
+
3H2
2.合成氨工业简述：
原料： 空气、水、燃料
压缩 降温
液态空气 蒸发
N2（先逸出）
空气
炭
CO2＋N2 除去CO2 N2
CH4(g) H2O(g)
CO＋H2
H2O(g) 催化剂
CO2＋H2 除去CO2 H2
高温
CH4＋H2O(g) → CO＋H2
CO＋H2O(g) 催→化剂CO2＋H2
102.人生过程的景观一直在变化， 向前跨 进，就 看到与 初始不 同的景 观，再 上前去 ，又是 另一番 新的气 候―― 。[叔本 华]
103.为何我们如此汲汲于名利，如 果一个 人和他 的同伴 保持不 一样的 速度， 或许他 耳中听 到的是 不同的 旋律， 让他随 他所听 到的旋 律走， 无论快 慢或远 近。― ―[梭罗]
9、成功的道路上，肯定会有失败;对 于失败 ，我们 要正确 地看待 和对待 ，不怕 失败者 ，则必 成功;怕 失败者 ，则一 无是处 ，会更 失败。 10、一句简单的问候，是不简单的牵 挂;一声 平常的 祝福， 是不平 常的感 动;条消 息送去 的是无 声的支 持与鼓 励，愿 你永远 坚强应 对未来 ，胜利 属于你!
7、人往往有时候为了争夺名利，有时 驱车去 争，有 时驱马 去夺， 想方设 法，不 遗余力 。压力 挑战， 这一切 消极的 东西都 是我进 取成功 的催化 剂。 8、真想干总会有办法，不想干总会有 理由;面对困 难，智 者想尽 千方百 计，愚 者说尽 千言万 语;老实 人不一 定可靠 ，但可 靠的必 定是老 实人;时 间，抓 起来是 黄金， 抓不起 来是流 水。
113.人生的目的有二：先是获得你 想要的 ；然后 是享受 你所获 得的。 只有最 明智的 人类做 到第二 点总与 幽默的 人相伴 ，健康 总与阔 达的人 相伴。 20、对所学知识内容的兴趣可能成 为学习 动机。 ——赞 科夫 21、游手好闲地学习，并不比学习游手 好闲好 。—— 约翰·贝 勒斯
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率要快,原料的利用率要高，单位时间内 的产量要高。
实际生产中选用铁为主体的多成 分催化剂（铁触媒），它在700K时 活性最高。
4、浓度怎么定？ N2 和 H2的比例怎么定？
（阅读课本67-68页）
增大反应物的浓度可以增大反应速率，减小 生成物的浓度可以使平衡正向移动。氮气和氢气 的物质的量比为1 ：3时，平衡转化率最大，但是 实验测得适当提高 N2的浓度，即 N2和 H2的物质 的量比为1 ：2.8时，更能促进氨的合成。
平衡分析
高压 低温 无影响 增大浓度 减小浓度
分析： 1、压强怎么选？
①合成氨反应是气体的物质的量减小的反应， 增大压强既可以增大反应速率，又能使平衡正 向移动，所以理论上压强越大越好。
②但是压强越大，对设备的要求高、压缩 H2 和 N2所需要的动力越大，因此选择压强应符 合实际科学技术。
综合以上两点:根据反应器可使用的钢材 质量及综合指标来选择压强。实际生产中 压强一般选择在1×107——1×108Pa之间。
第四节
化学反应条件的优化 ---工业合成氨
一、合成氨反应的限度
【交流·研讨】
课本P65
合成氨反应: N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
已知298K时: △H= -92.2KJ·mol-1 △S = -198.2J·K-1·mol-1
请根据正反应的焓变和熵变分析298K下
合成氨反应能否自发进行？ 自发
2、温度怎么选择？ 分析：
①因为正反应是放热反应，所以降低温度有 利于平衡正向移动。
②但是温度越低，反应速率越小，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活性才最大。
综合以上因素:实际生产中温度一般选 择在700K左右（主要考虑催化剂的活性）。
3、用不用催化剂？
分析: 经济效益和社会效益要求化学反应速
n(N2:H2)
请利用化学平衡移动的知识分析:
什么条件有利于合成氨？
1、降低温度 2、增大压强 3、氮气和氢气的体积比 1：3
二、合成氨反应的速率
【交流·研讨】
课本P66
1、你认为可以通过控制那些反应条件来 提高合成氨反应的速率？T,C,P,催
2、实验研究表明，在特定条件下，合成 氨反应的速率与各物质的浓度的关系为:
ν =κC(N2)C1.5(H2)C-1(NH3)
请根据关系式分析：各物质的浓度对反应 速率有哪些影响？可以采取哪些措施来提 高反应速率？增大反应物浓度，减小生成物浓度
3、请你根据下表所给的数据分析催化 剂对合成氨反应速率的影响：
使用催化剂可使合成氨反应的速率提
高上万亿倍。
大家有疑问的，可以询问和交流
衡时，测得混合气体中氨气的体积分数为
20. 0%，与反应前的体积相比，反应后气
体体积缩小的百分率是
( )A
A 16.7%
B 20.0%
C 80.0%
D 83.3%2、已Fra bibliotek 2SO2(g)+O2(g)
验数据见表（高考题）
2SO3 (g) △H＜0其实
(1) 应选用的温度是_4_5_0_℃__。 • 应采用的压强是_常__压___，理由是因__为__常__压__下_S__O2 •的转__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__。__
2SO3 (g)
A.2体积SO2和足量O2反应,必定生成2体积
SO3
B.其他条件不变,增大压强,平衡向右移动
C.平衡时, SO2消耗速率必定等于O2的生成 速率的两倍
D.平衡时, SO2浓度必定等于O2浓度的两倍.
分析合成氨反应的特点：
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) △H ＝-92.2kJ/mol
△S = -198.2J·K-1·mol-1
①可逆反应 ②熵减小的反应 ③正反应气体的物质的量减小 ④正反应是298K时自发的放热反应
NH3%
0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
1:1 1:2 1:3 1:4 1:5 1:6
可以互相讨论下，但要小声点
9
请利用化学反应速率的知识分析: 什么条件有利于合成氨？
1.升高温度 2.增大压强 3.增大反应物浓度 4.使用催化剂 5.增大 N2、H2 浓度,将氨及时从 混合气体中分离出去
三、合成氨的适宜条件
外界条件
速率分析
压强
高压
温度
高温
催化剂
使用
反应物的浓度 增大浓度 生成物氨的浓度 减小浓度
实际生产中的处理方法：及时将气态氨 冷却液化分离出去；及时将氮气和氢气循环 利用，使其保持一定的浓度。即 N2 和 H2 的 物质的量比为 1：2.8
研讨的结果
根据反应器使用的钢材质量及综合 指标来选择压强（低、中、高）
适宜温度：700K左右
使用铁触媒作催化剂
N2和H2的物质的量比为1：2.8的投 料比, 氨及时从混合气中分离出去
【小结·反思】
工业上利用某可逆反应生产产品时：
a、一般要使用催化剂：这样可以大大加 快化学反应速率，提高生产效率，也提高了 经济效益；
b、选择合适的温度：该温度是催化剂活 性最大的温度；
c、选择合适的压强：既要考虑化学反应 速率和化学平衡，还要考虑动力、材料、设 备等。
高考链接
1.(2007宁夏）一定条件下，合成氨反应达到平
_
练一练
1、合成氨所需的H2可由煤和水蒸气反应 制得，其中一步反应为：
CO(g)+H2O（g） CO2(g)+H2(g)（正反应放 热），下列措施中，能提高CO转化率的 是（BC ）
A、增大压强
B、降低温度
C、增大水蒸气浓度 D、增大CO浓度
2.对于反应: 2SO2(g)+O2 (g) 下列判断正确的是( BC )
实际生产中选用铁为主体的多成 分催化剂（铁触媒），它在700K时 活性最高。
4、浓度怎么定？ N2 和 H2的比例怎么定？
（阅读课本67-68页）
增大反应物的浓度可以增大反应速率，减小 生成物的浓度可以使平衡正向移动。氮气和氢气 的物质的量比为1 ：3时，平衡转化率最大，但是 实验测得适当提高 N2的浓度，即 N2和 H2的物质 的量比为1 ：2.8时，更能促进氨的合成。
平衡分析
高压 低温 无影响 增大浓度 减小浓度
分析： 1、压强怎么选？
①合成氨反应是气体的物质的量减小的反应， 增大压强既可以增大反应速率，又能使平衡正 向移动，所以理论上压强越大越好。
②但是压强越大，对设备的要求高、压缩 H2 和 N2所需要的动力越大，因此选择压强应符 合实际科学技术。
综合以上两点:根据反应器可使用的钢材 质量及综合指标来选择压强。实际生产中 压强一般选择在1×107——1×108Pa之间。
第四节
化学反应条件的优化 ---工业合成氨
一、合成氨反应的限度
【交流·研讨】
课本P65
合成氨反应: N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
已知298K时: △H= -92.2KJ·mol-1 △S = -198.2J·K-1·mol-1
请根据正反应的焓变和熵变分析298K下
合成氨反应能否自发进行？ 自发
2、温度怎么选择？ 分析：
①因为正反应是放热反应，所以降低温度有 利于平衡正向移动。
②但是温度越低，反应速率越小，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活性才最大。
综合以上因素:实际生产中温度一般选 择在700K左右（主要考虑催化剂的活性）。
3、用不用催化剂？
分析: 经济效益和社会效益要求化学反应速
n(N2:H2)
请利用化学平衡移动的知识分析:
什么条件有利于合成氨？
1、降低温度 2、增大压强 3、氮气和氢气的体积比 1：3
二、合成氨反应的速率
【交流·研讨】
课本P66
1、你认为可以通过控制那些反应条件来 提高合成氨反应的速率？T,C,P,催
2、实验研究表明，在特定条件下，合成 氨反应的速率与各物质的浓度的关系为:
ν =κC(N2)C1.5(H2)C-1(NH3)
请根据关系式分析：各物质的浓度对反应 速率有哪些影响？可以采取哪些措施来提 高反应速率？增大反应物浓度，减小生成物浓度
3、请你根据下表所给的数据分析催化 剂对合成氨反应速率的影响：
使用催化剂可使合成氨反应的速率提
高上万亿倍。
大家有疑问的，可以询问和交流
衡时，测得混合气体中氨气的体积分数为
20. 0%，与反应前的体积相比，反应后气
体体积缩小的百分率是
( )A
A 16.7%
B 20.0%
C 80.0%
D 83.3%2、已Fra bibliotek 2SO2(g)+O2(g)
验数据见表（高考题）
2SO3 (g) △H＜0其实
(1) 应选用的温度是_4_5_0_℃__。 • 应采用的压强是_常__压___，理由是因__为__常__压__下_S__O2 •的转__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__。__
2SO3 (g)
A.2体积SO2和足量O2反应,必定生成2体积
SO3
B.其他条件不变,增大压强,平衡向右移动
C.平衡时, SO2消耗速率必定等于O2的生成 速率的两倍
D.平衡时, SO2浓度必定等于O2浓度的两倍.
分析合成氨反应的特点：
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) △H ＝-92.2kJ/mol
△S = -198.2J·K-1·mol-1
①可逆反应 ②熵减小的反应 ③正反应气体的物质的量减小 ④正反应是298K时自发的放热反应
NH3%
0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
1:1 1:2 1:3 1:4 1:5 1:6
可以互相讨论下，但要小声点
9
请利用化学反应速率的知识分析: 什么条件有利于合成氨？
1.升高温度 2.增大压强 3.增大反应物浓度 4.使用催化剂 5.增大 N2、H2 浓度,将氨及时从 混合气体中分离出去
三、合成氨的适宜条件
外界条件
速率分析
压强
高压
温度
高温
催化剂
使用
反应物的浓度 增大浓度 生成物氨的浓度 减小浓度
实际生产中的处理方法：及时将气态氨 冷却液化分离出去；及时将氮气和氢气循环 利用，使其保持一定的浓度。即 N2 和 H2 的 物质的量比为 1：2.8
研讨的结果
根据反应器使用的钢材质量及综合 指标来选择压强（低、中、高）
适宜温度：700K左右
使用铁触媒作催化剂
N2和H2的物质的量比为1：2.8的投 料比, 氨及时从混合气中分离出去
【小结·反思】
工业上利用某可逆反应生产产品时：
a、一般要使用催化剂：这样可以大大加 快化学反应速率，提高生产效率，也提高了 经济效益；
b、选择合适的温度：该温度是催化剂活 性最大的温度；
c、选择合适的压强：既要考虑化学反应 速率和化学平衡，还要考虑动力、材料、设 备等。
高考链接
1.(2007宁夏）一定条件下，合成氨反应达到平
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练一练
1、合成氨所需的H2可由煤和水蒸气反应 制得，其中一步反应为：
CO(g)+H2O（g） CO2(g)+H2(g)（正反应放 热），下列措施中，能提高CO转化率的 是（BC ）
A、增大压强
B、降低温度
C、增大水蒸气浓度 D、增大CO浓度
2.对于反应: 2SO2(g)+O2 (g) 下列判断正确的是( BC )