2.4 化学反应的调控 课件 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

化学反应的调控 THE REGULATION OF CHEMICAL REACTION 制尿素 制冷剂 制硝酸 制药 合成氨工业 合成氨工业 确定反应原理 寻找适宜原料 选择合适设备 三废处理 工厂选址 确定反应原理 寻找适宜原料 请你做厂长——合成氨工业 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 问题一：常温下，氮气和氢气有可能合成氨气吗？ 请你做厂长——合成氨工业 298K时， △H = -92.2kJ·mol-1 △S= -198.2J·mol-1·k-1 △G＜0 问题二：哪些措施能够加快合成氨的反应速率？ 请你做厂长——合成氨工业 升高温度、增大压强、增大浓度、使用催化剂 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 问题三：如何提高氨的产量？ 请你做厂长——合成氨工业 增大反应物浓度、及时移走产生的氨、降低温度、增大压强 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) △H ＜0 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 提高平衡混合物中氨的含量 增大反应物浓度 减小生成物浓度 降低 增大 无影响 实际生产 请你做厂长——合成氨工业 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 提高平衡混合物中氨的含量 增大反应物浓度 减小生成物浓度 降低 增大 无影响 实际生产 请你做厂长——合成氨工业 反应速率减小 达到平衡的时间变长 在工业生产中不经济 一般400℃~ 500℃ 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 提高平衡混合物中氨的含量 增大反应物浓度 减小生成物浓度 降低 增大 无影响 实际生产 请你做厂长——合成氨工业 一般400℃~ 500℃ 材料的强度，设备的制造，生产投资提高，经济效益下降 一般10MPa~ 30MPa 温度/℃ 氨的含量/% 0.1 MPa 10 MPa 20 MPa 30 MPa 60 MPa 100 MPa 200 15.3 81.5 86.4 89.9 95.4 98.8 300 2.20 52.0 64.2 71.0 84.2 92.6 400 0.40 25.1 38.2 47.0 65.2 79.8 500 0.10 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5 600 0.05 4.50 9.10 13.8 23.1 31.4 在500 ℃和30 MPa时，合成氨平衡混合物中NH3的体积分数仍不够高 请你做厂长——合成氨工业 N2+H2 干燥 净化 压缩机加压 热交换 冷却 液态NH3 铁触媒 400~500 ℃ N2+H2 N2+H2 NH3+N2+H2 NH3+N2+H2 N2+H2 10 MPa-30 MPa N2+H2 观察分析：从图中能得到哪些关于提高合成氨产量的信息 请你做厂长——合成氨工业 合成氨生产流程示意图 N2+H2 干燥 净化 压缩机加压 热交换 冷却 液态NH3 铁触媒 400~500 ℃ N2+H2 N2+H2 NH3+N2+H2 NH3+N2+H2 N2+H2 10 MPa-30 MPa N2+H2 合成氨生产流程示意图 请你做厂长——合成氨工业 N2+H2 干燥 净化 压缩机加压 热交换 冷却 液态NH3 铁触媒 400~500 ℃ N2+H2 N2+H2 NH3+N2+H2 NH3+N2+H2 N2+H2 10 MPa-30 MPa N2+H2 合成氨生产流程示意图 请你做厂长——合成氨工业 N2+H2 干燥 净化 压缩机加压 热交换 冷却 液态NH3 铁触媒 400~500 ℃ N2+H2 N2+H2 NH3+N2+H2 NH3+N2+H2 N2+H2 10 MPa-30 MPa N2+H2 合成氨生产流程示意图 请你做厂长——合成氨工业 N2+H2 干燥 净化 压缩机加压 热交换 冷却 液态NH3 铁触媒 400~500 ℃ N2+H2 N2+H2 NH3+N2+H2 NH3+N2+H2 N2+H2 10 MPa-30 MPa N2+H2 合成氨生产流程示意图 请你做厂长——合成氨工业 冷 热 能量循环 N2+H2 干燥 净化 压缩机加压 热交换 冷却 液态NH3 铁触媒 400~500 ℃ N2+H2 N2+H2 NH3+N2+H2 NH3+N2+H2 N2+H2 10 MPa-30 MPa N2+H2 合成氨生产流程示意图 请你做厂长——合成氨工业 物 质 循 环 弗里茨·哈伯 哈伯合成氨所用装置 冷却室 反应器 出水口 干燥室 液态NH3 出口 进水口 未反应气体通过循环泵返回 压缩N2和H2进口 请你做厂长——合成氨工业 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 提高平衡混合物中氨的含量 增大反应物浓度 减小生成物浓度 降低 增大 无影响 实际生产 请你做厂长——合成氨工业 一般400℃~ 500℃ 一般10MPa~ 30MPa 循环N2和H2， 及时补充N2和H2 锇 铀-碳化铀 作催化剂 哈伯 铁为主体 多成分催化剂 博施 请你做厂长——合成氨工业 以锇做催化剂有什么缺点？ 粉末状的锇，常温下会逐渐氧化成四氧化锇。四氧化锇在48℃时熔化，130℃时沸腾。锇蒸气有剧毒，强烈刺激人眼粘膜，严重时会致人失明 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 提高平衡混合物中氨的含量 增大反应物浓度 减小生成物浓度 降低 增大 无影响 实际生产 请你做厂长——合成氨工业 一般400℃~ 500℃ 一般10MPa~ 30MPa 铁触媒 500 ℃ 循环N2和H2， 及时补充N2和H2 低碳钢 制造的反应器 哈伯 熟铁作 衬里的反应器 博施 请你做厂长——合成氨工业 水煤气 提供氢气 液化空气 提供氮气 博施 实验证明合成氨机理 埃特尔 请你做厂长——合成氨工业 中国科学院大连化物所构筑的双活性中心催化体系，将合成氨的温度和压强分别降到350 ℃和1 MPa。为发展更加节能的催化剂提供了新思路，体现绿色化学的理念，使我国的合成氨工业位于世界领先水平 合成氨工业 $$