2017届高中化学1.2.2合成氨的基本生产过程和合成氨工业的发展课件新人教版选修2.pptVIP

合作探究 自主预习 合作探究 自主预习 合作探究 自主预习 合作探究 自主预习 目标导航 预习导引 目标导航 预习导引 一 二 一、合成氨的基本过程 1.合成氨的生产过程主要包括三个步骤:造气、净化、合成。 (1)制备NH3的原料气为N2和H2。 (2)制备原料气过程中会生成H2S、CO、CO2等杂质气体,必须除去,常用的方法有(用化学方程式表示): 目标导航 预习导引 一 二 2.合成氨工艺流程图。 目标导航 预习导引 一 二 从以上流程图中,可看出原料气要进行净化,为什么? 提示：合成氨需要纯净的氮气和氢气。在制取原料气的过程中,常混有一些杂质,其中的某些杂质会使合成氨的催化剂中毒而失去催化作用,所以必须除去。 3.氨的合成与分离。 (1)氨的合成:净化后的原料气进入合成塔,在高温、高压和催化剂作用下合成氨。 (2)氨的分离:从合成塔出来的混合气体通过冷凝器,使氨液化,从而将氨分离出来,再导入液氨贮罐。 目标导航 预习导引 一 二 从合成塔中出来的混合气体中分离出氨之后,为什么要进行循环操作? 提示：①合成氨反应中反应物的转化率低,从合成塔出来的混合气体中N2和H2的含量较大,循环操作的目的是充分利用原料。 ②循环操作利于实现全封闭、连续化生产,利于减少工序、控制废物的排放。 目标导航 一 二 预习导引 二、合成氨工业的发展 自1913年世界上第一座合成氨厂投产以来,合成氨工业不断发展。目前,合成氨工业的主要研究领域有: (1)原料及原料气的净化; (2)催化剂的改进; (3)环境保护。 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 一 二 一、原料气的制备与净化 1.氮气的制备 2.氢气的制备 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 1.将空气液化后蒸发分离出O2和N2,液态空气中N2先汽化还是O2先汽化? 答案：N2的沸点比O2的沸点低,因此液态空气汽化时,N2先挥发出来。 2.制备氢气的3种方法中,比较经济的是哪一种? 答案：用天然气制取氢气是比较经济的。因为电解水制取氢气需要大量的电能;由煤(或焦炭)制取氢气的方法中煤的使用会产生大量有毒气体。 3.根据合成氨的生产过程,请举例说明合成氨工业可以进行哪些联合生产或深加工? 答案：原料气在制备的过程中产生了大量的CO和CO2,可以用氨水吸收CO2制取NH4HCO3作为氮肥等。也可以将氨气催化氧化进一步加工制硝酸。 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 【例1】 下图是工业生产中合成氨流程示意图,仔细观察图示中的物质变化关系及工艺特点,回答下列问题: 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 (1)合成氨的整个工业生产包括造气、净化、合成三大部分,其中上述工艺流程图示中已经将造气与净化装置用竖线分开,请你在图示中再将净化与合成氨装置用竖线分开。 (2)合成氨工业中的氢气来源于天然气、煤等物质,根据图示物质的变化关系写出两个生成氢气的化学方程式:　;?　。? (3)净化装置中可以消除造气过程中产生的杂质,目的是　。? (4)目前国家倡导节能减排,观察上述工艺流程图示,写出合成氨工业中节能减排的两项措施:?　。?(导学 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 解析：(1)整个工艺流程图示分为三部分,即造气、净化和合成。其中“洗涤塔”就是净化装置,而合成塔则是合成氨气的装置,另外还有氨气分离装置。 (2)图示中进入“转化炉”的气体是甲烷与水蒸气,而出来的气体有H2、CO,故在转化炉中发生甲烷与水蒸气的反应;转化炉中的CO在“变换塔”中与通入的水蒸气反应可以制备氢气。 (3)工业合成氨需要催化剂,而催化剂往往会因为杂质的存在而降低催化效果,所以需要除杂。 (4)原料和热的循环利用符合节能减排的要求。 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 答案：(1)(答案如下图) (3)防止催化剂中毒 (4)氢气、氮气的循环利用;利用反应产生的热预热合成气体 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 1.已知焦炭、一氧化碳和烃类化合物都能与水反应产生合成尿素的原料——氢气和二氧化碳,从充分利用原料的角度考虑,用下列物质生产H2和CO2最为合适的是(　　) A.C B.CO C.天然气 D.石脑油(C5H12、C6H14) 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 答案：D 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 2.用焦炭、空气、水为原料制备NH3的有关反应的化学方程式: 参加反应的焦炭与氨气之间的物质的量之比约为 (　　)(导学 A.3∶4 B.3∶2 C.2∶3 D.1∶2 解析：由反应①、②可得C~2H2,由③可得,3H2~2NH3,故:3C~6H2~4NH3,n(C)∶n