第四節化學反應的調控第二章化學反應速率與化學平衡本課件內嵌有高清視頻供老師參考使用視頻：合成氨本頁可自行刪除【考綱要求】認識化學反應速率和化學平衡的綜合調控在生產、生活和科學研究中的重要作用。知道催化劑可以改變反應歷程，對調控化學反應速率具有重要意義。知識導航課堂導入向空氣要面包——合成氨中的化學問題氨是重要的無機化工產品之一，合成氨工業在國民經濟中占有重要地位。農業上使用的氮肥，例如尿素、硝酸銨、磷酸銨、氯化銨以及各種含氮復合肥，都是以氨為原料的。合成氨是大宗化工產品之一，世界每年合成氨產量已達到1億噸以上，主要用于制造氮肥、硝酸、丁腈橡膠等；氨在冶金、機械加工、電子、造紙等行業用途廣泛。其中約有80%的氨用來生產化學肥料，20%作為其它化工產品的原料。一．工業合成氨的原理分析N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol-1根據合成氨反應的特點，應如何選擇反應條件，以增大合成氨的反應速率、提高平衡混合物中氨的含量？對合成氨反應的影響影響因素濃度溫度壓強催化劑增大合成氨的反應速率

提高平衡混合物中氨的含量

增大移走氨升溫降溫增大增大正催化劑無影響1.壓強①原理分析：壓強越大越好。②選用條件：目前，我國合成氨廠一般采用的壓強為10～30MPa。③合成氨時不采用更高壓強的理由：壓強越大，對材料的強度和設備的制造要求也越高，需要的動力也越大，這將會大大增加生產投資，并可能降低綜合經濟效益。一．工業合成氨的原理分析一．工業合成氨的原理分析2.溫度①原理分析：低溫有利于提高原料的平衡轉化率。②選用條件：目前，在實際生產中一般采用的溫度為400～500℃。③不采用低溫的理由：溫度降低會使化學反應速率減小，達到平衡所需時間變長，這在工業生產中是很不經濟的。合成氨反應一般選擇400～500℃進行的又一重要原因為鐵觸媒在500℃左右時的活性最大。一．工業合成氨的原理分析3.催化劑①原理分析：在高溫、高壓下，N2和H2的反應速率仍然很慢。②選用條件：通常采用加入以鐵為主體的多成分催化劑，又稱鐵觸媒。③選擇催化劑的理由：改變反應歷程，降低反應的活化能，使反應物在較低溫度時能較快地進行反應。為了防止混有的雜質使催化劑“中毒”，原料氣必須經過凈化。一．工業合成氨的原理分析4.濃度①原理分析：在500℃和30MPa時，平衡混合物中NH3的體積分數及平衡時N2和H2的轉化率仍較低。②采取的措施：采取迅速冷卻的方法，使氣態氨變成液氨后及時從平衡混合物中分離出去；應將NH3分離后的原料氣循環使用，并及時補充N2和H2，使反應物保持一定的濃度。③采取該措施的理由：分離出NH3以促使平衡向生成NH3的方向移動，此外原料氣的循環使用并及時補充原料氣，既提高了原料的利用率，又提高了反應速率，有利于合成氨反應。二．工業合成氨的適宜條件外部條件工業合成氨的適宜條件壓強10～30MPa溫度400～500℃催化劑使用鐵觸媒作催化劑濃度氨及時從混合氣中分離出去，剩余氣體循環使用；及時補充N2和H2三．合成氨的工藝流程四．化學反應調控需要注意的問題1.考慮參加反應的物質組成、結構和性質等本身因素。2.考慮影響化學反應速率和平衡的溫度、壓強、濃度、催化劑等反應條件。3.選擇適宜的生產條件還要考慮設備條件、安全操作、經濟成本等情況。4.選擇適宜的生產條件還要考慮環境保護及社會效益等方面的規定和要求。效果檢測1.下列關于工業合成氨的敘述正確的是()A．合成氨工業溫度選擇為700K左右，只要是為了提高NH3產率B．使用催化劑和施加高壓，都能提高反應速率，但對化學平衡狀態無影響C．合成氨生產過程中將NH3液化分離，可提高N2、H2的轉化率D．合成氨工業中為了提高氫氣的利用率，可適當增加氫氣濃度【答案】C2.在合成氨時，要使氨的產率增大，又要使化學反應速率增大，可以采取的措施有()①增大體積使壓強減小②減小體積使壓強增大③升高溫度④降低溫度⑤恒溫恒容，再充入N2和H2

⑥恒溫恒壓，再充入N2和H2⑦及時分離產生的NH3⑧使用催化劑A．②④⑤⑦ B．②③④⑤⑦⑧C．②⑤

D．②③⑤⑧【答案】C3．（2021·東臺創新高級中學高二月考）對于反應2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g)，下列有關說法不正確的是A．使用催化劑能縮短該反應到達平衡的時間B．升高溫度有利于提高SO2的平衡轉化率C．提高

的值可增大SO2的轉化率D．增大體系的壓強能提高SO2的反應速率和轉化率【答案】B4．（2021·廣西高二月考）可逆反應A(s)+B(g)?2C(g)?H＜0在密閉容器中達到平衡后，改變條件，能使B轉化率提高的是A．保持恒溫恒壓，充入氦氣 B．保持恒溫恒容，充入氦氣C．其它條件不變時，升高溫度 D．其它條件不變時，加入少量A【答案】A5．（2021·寧夏大學附屬中學高二月考）在一密閉容器中，反應aX(g)