2.4 化学反应条件的优化——工业合成氨 课件 2022-2023学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

化学反应条件的优化——工业合成氨 新课·导入 民以食为天，靠天吃饭获得的粮食能否养活世界如此多的人口？ 【问题】空气中有N2和O2，而H2需要人工制备，为什么科学家要选择N2和H2来合成氨呢？ 克鲁克斯“向空气要氮肥” 合成氨反应的方向 合成氨反应是一个可逆反应: 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？ 哈伯“实验室合成氨” 弗里茨·哈伯，德国化学家，1868年12月9日出生在德国西里西亚布雷斯劳的一个犹太人家庭。1909年，成为第一个从空气中制造出氨的科学家，使人类从此摆脱了依靠天然氮肥的被动局面，加速了世界农业的发展，因此获得1918年瑞典科学院诺贝尔化学奖。 合成氨反应的限度 【问题】若想提高氨在平衡混合气中的含量，可以采取哪些措施？ N2和H2比对产率的影响 【结论】低温高压， N2和H2比为1:2.8 合成氨反应的速率 【问题】在实际的工业生产中我们还需要考虑反应的速率，哪些措施可以加快N2和H2的反应呢？ ν =κC(N2)C1.5(H2)C-1(NH3) 【措施】 1.升高温度 2.增大压强 3.使用催化剂 4.提高N2、H2浓度 N2(g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) 哈伯“循环法”合成氨 哈伯提出若能将N2和H2在高压下循环加工，并从循环系统中不断分离出氨，在工业上肯定会有价值，并在1908年申请专利，即“循环法” N2(g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) 资料卡片 合成氨“催化剂”的选择历程 铁触媒做催化剂 哈伯 奥斯特瓦尔德 博施 博施 【资料一】粉末状的锇是一种贵金属，储量较少，常温下会逐渐氧化成四氧化锇。四氧化锇在48℃时熔化，在130℃沸腾。锇蒸气有剧毒，强烈刺激人眼黏膜，严重时会造成失明。 试验了2500种配方，进行了6500次实验 用金属锇做催化剂 用铁丝做催化剂 用铁直接催化N2和H2不产生氨 合成氨反应的速率 博施及助手先后试验了2500种配方，进行了6500次实验