第24讲化学平衡的移动合成氨工业概念.ppt

共 55 页 第24讲 化学平衡的移动 合成氨工业 自主复习 夯实基础 考纲要求 1.理解勒夏特列原理的含义?理解浓度?温度?压强等条件对化学平衡移动的影响? 2.以合成氨工业为例,用化学反应速率和化学平衡的观点理解工业生产的条件? 教材回扣 一?化学平衡的移动 1.概念:可逆反应中旧化学平衡的破坏?新化学平衡的建立过程? 2.移动过程 3.化学平衡移动与反应速率的关系 (1)v正v逆:平衡向正反应方向移动? (2)v正=v逆:平衡不移动? (3)v正v逆:平衡向逆反应方向移动? 二?影响化学平衡的条件 1.浓度 其他条件保持不变时,增大反应物浓度或减小生成物浓度,平衡向正反应方向移动;减小反应物浓度或增大生成物浓度,平衡向逆反应方向移动? 注意:固体或纯液体,改变其用量化学平衡不移动? 2.压强 (1)体积可变的反应 增大压强,平衡向气体体积缩小的方向移动? 减小压强,平衡向气体体积增大的方向移动? (2)体积不变的反应 改变压强,化学平衡不移动? 注意:对于无气体参加的可逆反应,改变压强时化学平衡不移动? 3.温度 其他条件保持不变时,升温,平衡向吸热反应方向移动;降温,平衡向放热反应方向移动? 4.催化剂 催化剂对化学平衡无影响,但能改变反应到达平衡的时间? 三?勒夏特列原理 改变影响化学平衡的一个条件(如浓度?压强或温度等),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动? 注意:平衡移动的结果是“减弱”这种改变,而不是“消除”,归根到底是一种“被动”的“消弱”,而非“抵制”,如给某平衡状态的可逆反应体系升温10 ℃,由于化学反应向吸热方向进行的结果,使反应体系的最终温度大于t0而小于t0+10 ℃? 四?合成氨适宜条件的选择 可逆反应:N2+3H2?2NH3+92.4 kJ?正反应为气体体积缩小的放热反应? 1.温度:500 ℃左右?从化学反应速率分析:温度越高越好;从反应平衡分析:温度越低越好?综合考虑以500 ℃左右为宜,而且在此温度下催化剂活性最大? 2.压强:2×107 Pa~5×107 Pa?无论从速率还是平衡考虑,压强越大越有利于合成氨?但压强越大,对设备的制造和材料的强度要求越高,以2×107 Pa~5×107 Pa为宜? 3.催化剂:加快反应速率但不影响平衡,提高单位时间内氨的产量,目前工业上以铁触媒为催化剂? 4.浓度:从速率及平衡角度分析,应增大氢气和氮气浓度,降低氨的浓度? 五?合成氨工业简述 1.原料气的制备?净化和压缩 (1)N2来源于空气:方法一:空气液化法;方法二:用碳除氧法? (2)H2来源于水和燃料:C+H2O(g) CO+H2;CO+H2O(g) CO2+H2?除去杂质后将N2?H2混合气体用压缩机压缩至高压? 2.氨的合成:N2+3H2 2NH3? 3.氨的分离:通过冷凝器将氨液化,然后将氨分离,分离出的混合气体经循环操作继续合成? 4.工业流程: 课堂互动 热点突破 热点考向 1.利用平衡移动原理判断平衡移动方向或解释生产?生活中的化学反应原理? 2.用图象表示外界条件对化学平衡的影响,或根据图象推测外界条件,根据条件确定可逆反应中某一物质的转化率?消耗量?气体体积变化?百分含量变化等? 3.合成氨条件的选择? 4.应用化学原理选择化工生产条件的思路和方法? 热点探究 热点1 化学平衡的移动以及影响化学平衡的因素 1.化学平衡的移动 (1)移动过程表示 (v正=v逆) (v正≠v逆) (v正′=v逆′) 各组分含 量保持一定 各组分含量 发生变化 各组分含量又保 持新的一定 (2)化学平衡移动的概念 达到平衡状态的反应,在条件改变后,平衡状态被破坏,然后在新的条件下达到新的平衡状态的过程,叫平衡移动? 2.影响化学平衡的条件及平衡移动原理 (1)以一般反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g);ΔH=Q, 为例来总结温度?浓度?压强和催化剂对反应速率以及化学平衡的影响及其规律如下表所示: (2)勒夏特列原理:如果改变影响化学平衡的一个条件(浓度?压强或温度等),平衡就会向着能够减弱这种改变的方向移动? 对勒夏特列原理中“减弱这种改变”的正确理解应当是:升高温度时,平衡向吸热反应方向移动;增加反应物,平衡向反应物减少的方向移动;增大压强时,平衡向体积缩小的方向移动? 3.惰性气体对化学平衡的影响 对于反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g);ΔH0来说: (1)若体系内的压强保持恒定(容器体积是可变的)时,加入He气,体系内压强恒定,体积必增大,这相当于对原体系中各组分起了稀释作用,因而引起c(N2)?c(H2)?c(NH3)变小,平衡向左移动(相当于减压)? (2)在恒温?恒容下,加入He气时,