2.4化学反应条件的优化 合成氨的优化 课件 2023-2024学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

温故而知新 ①温度②浓度③压强 ①温度②浓度③压强④催化剂 影响反应限度的因素 影响反应速率的因素 如何使氨气产生的又多、又快、而且原料利用率还高呢？ 1 化学反应原理 第四节 化学反应条件的优化 -----合成氨的适宜条件 2 N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）△H = -92.2kJ·mol-1 外界条件 使NH3生产得多 使NH3生产得快 平衡分析 速率分析 催化剂 无影响 使用 温度 低温 高温 压强 增大 增大 反应物的浓度 增大 增大 生成物的浓度 减小 减小 一起走进合成氨工厂 1. 催化剂怎么选择？ 条件 Ea /kJ·mol-1 k(催)/k(无) 无催化剂 335 3.4×1012(700K) 使用Fe催化剂 167 使用铁触媒催化剂，在700K左右活性最大 德国化学家 哈伯 “将空气转化为面包“ 2. 温度怎么选择？ 1. 低温反应正向进行 2. 高温提高反应速率 3. 考虑催化剂的最适温度 N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）△H = -92.2KJ·mol-1 一般使用铁触媒做催化剂，控制反应温度在700K左右 3.压强怎么选择？ N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g） 根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强，大致分为低、中、高压三种类型（ 1×107 ~ 1×108Pa） 1.增压反应正向进行 2.增压可以增大反应速率 3.压强大，对设备要求高，所需动力大 4.N2 、H2的比例怎么选择？ 氮气和氢气的物质的量之比为1：3时，平衡转化率最大 实验表明，在氮气与氢气物质的量之比为1:2.8时更能加快合成氨反应的进行 N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g） 低，中，高（ 1×107 ~ 1×108Pa） 压强 铁触媒 温度 700K左右 浓度 1：2.8的投料比, 氨及时分离出去 原料的价格 未转化的氮气和氢气的循环使用 反应热的综合利用等 催化剂 1. 从理论上分析，为使二氧化硫尽可能多的转化为三氧化硫，应选择的条件是 2. 在实际生产中，选定的温度为400-500℃，压强选择常压原因是 学以致用 450℃ 10MPa 在硫酸工业中，通过下列反应使SO2，氧化为SO3 2SO2（g）+O2 （g） ⇌ 2SO3 （g） △H=-196.6kJ/mol 温度/℃ 平衡时SO2的转化率/% 0.1MPa 0.5MPa 1MPa 5MPa 10MPa 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 资料拓展 哈伯 发明用氮气和氢气合成氨 博施 开发合成氨采用的高压方法 埃特尔 发现哈伯法合成氨的机理 中国突破 中国科学院大连化学物理研究所的研究团队研制了多种新型催化剂，并将合成氨的温度、压强分别降到了350℃、1MPa 作业 必做题 选做题 完成学案课后题 合成氨工业现状和发展前景的调查报告（可小组合作分工） 谢 谢！ 14 $$