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1、
第四節(jié) 化學反應條件的優(yōu)化——工業(yè)合成氨
[教學目標]
1、研究如何應用化學反應速率和化學平衡原理,選擇合成氨的適宜條件.
2、研究應用化學原理選擇化工生產(chǎn)條件的思想和方法.
[教學過程]
分析:合成氨的反應特點
N2+3H2 2NH3 正反應為放熱反應 正反應為氣體體積減小的反應
請根據(jù)正反應的焓變和熵變分析在298K下合成氨反應能否自發(fā)進行能自發(fā)進行
一、自主獲取信息
(一)合成氨的反應限度
請同學們根據(jù)合成氨反應的特點,利用影響化學平衡移動的因素,分析什么條件有利于氨生成。
交流研討參閱66頁
合成氨反應是一個可逆反應：N2(g
2、)+3H2(g) 2NH3(g)。
已知298 K時：△H==一92．2 kJmol-1 △S=一198．2 JK一1mol一1
1．請你根據(jù)正反應的焓變和熵變分析298 K下合成氨反應能否自發(fā)進行。
2．請你利用化學平衡移動的知識分析什么條件有利于氨的合成。
[結論]
高溫,低壓有利于化學平衡正向移動,N2,H2濃度比為1:3有利于化學平衡正向移動.
(二)合成氨反應的速率------閱讀67頁交流研討
條件
Ea／kJmol一1
k(催)/k(無)
無催化劑
335
3.41012(700 K)
使用鐵催
3、化劑
167
[交流研討]
1、結合影響反應速率的因素,思考什么條件 能使氨生成的快
答：升高溫度 增大壓強 增大反應物濃度 使用催化劑
2、實驗表明,在特定條件下,合成氨反應的速率與反應的物質的濃度的關系為
答：ν =κC(N2)C1.5(H2)C-1(NH3)
2 / 4
3、請你根據(jù)關系式分析:各物質的濃度對反應速率有哪些影響 可以采取哪些措施來提高反應速率
答： 增大N2、H2濃度、將氨及時從混合氣中分離出去
二、合成氨的適宜條件
[交流研討]
1．根據(jù)合成氨反應的特點，應分別采取什么措施提高反應的平衡轉化率和反
4、應速率?請將你的建議填入下表。
提高反應的平衡轉化率
提高化學反應速率
性質
措施
性質
措施
放熱
活化能高
分子數(shù)減小
低溫時反應速率低
平衡常數(shù)不大
原料氣濃度增加能提高反應速率
氨氣濃度增加能降低反應速率
2．請你嘗試為合成氨選擇適宜條件。
3．在確定合成氨的適宜條件的過程中，你遇到了哪些困難?你是怎樣解決的?
4．為了提高合成氨生產(chǎn)的能力，你認為還可以在哪些方面做進一步改進?
催化劑對合成氨反應速率的影響
三、信息整合-----合成氨的適宜條件的選擇
據(jù)合成氨反應的特點應分別采取什么措施提
5、高反應的平衡轉化率和反應速率討論:
1、既然增大壓強既可提高反應速率,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 ?
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、在合成氨工業(yè)中要使用催化劑,既然催化劑對化學平衡的移動沒有影響,為什么還要使用呢
總結： 合成氨適宜條件
催化劑------鐵
溫度-------700K左右
根據(jù)設備動力選擇壓強-----1107~ 1108Pa
N2, H2投料比--------1:2.8
及時分離----氨氣
[課堂小結]
[ 課后作業(yè)]
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化學：2.4《化學反應條件的優(yōu)化-工業(yè)合成氨》教案
