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化学竞赛教程-化学平衡全文共40页，当前为第31页。 第四节 合成氨条件的选择 一、适宜合成氨生产条件的选择 问题1：请写出合成氨的化学反应方程式，并说明这个反应有什么特点？ N2+3H2 2NH3；△H=－92.4kJ/mol 特点： a、可逆反应 b、正反应放热 c、正反应是气体体积减小的反应。 化学竞赛教程-化学平衡全文共40页，当前为第32页。 问题2：请分析工业生产主要要考虑哪些问题？ 经济效益与社会效益 基本要求： a、反应快 b、原料利用率高 c、单位时间内产量高 化学竞赛教程-化学平衡全文共40页，当前为第33页。 问题3：请分析下表。分别从化学反应速率和化学平衡两个角度分析合成氨的合适条件。 使氨生成快（速率） 使氨生成多（平衡） 压强 温度 催化剂 高压 高温 使用 高压 低温 不影响 化学竞赛教程-化学平衡全文共40页，当前为第34页。 问题4：工业上合成氨还需考虑哪些因素？ 生产实际中还需考虑动力、设备的代价以及催化剂（铁触媒）的活性温度(500℃)。 温度：500℃ 压强：20 MPa - 50 MPa 催化剂：铁触媒 适宜条件 化学竞赛教程-化学平衡全文共40页，当前为第35页。 二、合成氨生产的工艺流程 1. 原料气的制备 ⑴　N2 来自空气　 I 降温加压 → 液态空气 → 分离出N2 II C + 空气 → 除去CO2 ，分离出N2或铜网 III 高分子膜技术分离氮气 原料气的制备 → 净化 → 压缩 → 合成 → 分离 N2、H2 液氨 循环利用 化学竞赛教程-化学平衡全文共40页，当前为第36页。 2. NH3的合成（合成塔） 思考：为什么在压缩合成前要净化除杂？ 防止催化剂的中毒（因接触杂质而使失去催化活性的过程）。 C + H2O = CO + H2 高温 CO + H2O = CO2 + H2 高温 ⑵　H2来自于水和煤 高压水洗除去CO2 → 分离出H2 化学竞赛教程-化学平衡全文共40页，当前为第37页。 SO3 +H2O=H2SO4 4FeS2+11O2 = 2Fe2O3+8SO2 高温 2SO2 +O2 2SO3 ；△H0 (放热) 使SO3生成快（速率） 使SO3生成多（平衡） 压强 温度 催化剂 高压 高温 使用 高压 低温 不影响 450℃时催化剂（V2O5）催化活性最大 450℃、1 atm时SO2的转化率高达97.5%； 450℃、100 atm时SO2的转化率仅为99.7% 思考：工业制硫酸的化学原理是什么？ 对于2SO2+O2 2SO3 应选择什么样生产条件？ 化学竞赛教程-化学平衡全文共40页，当前为第38页。 温度：450℃ 压强：常压 催化剂：V2O5 适宜条件 对反应：2SO2 +O2 2SO3 ；△H0 (正反应放热) 思考:为什么在生产上，对于2SO2+O2 2SO3使用过量的空气?而合成氨不采用一种反应物过量? 工业上常使价廉的原料过量来提高另一原料的利用率。空气过量能提高SO2的转化率。而合成氨的N2、H2原料的制备成本相近，故按体积比1:3配料。 思考：对于合成氨反应，怎样改变某一物质浓度使平衡向正反应方向移动？ 不断分离出得到的氨 化学竞赛教程-化学平衡全文共40页，当前为第39页。 小结：化工生产中适宜条件选择的一般原则： 1、从化学反应速率分析； 2、从化学平衡移动分析；（既要注意外界条件对二者影响的一致性；又要注意对二者影响的矛盾性） 3、从原料的利用率分析；（增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，降低成本） 4、从实际生产能力分析；（设备承温、承压能力等） 5、注意催化剂的活性对温度的限制。 化学竞赛教程-化学平衡全文共40页，当前为第40页。 * 介绍本章主要内容。 * 延伸： * 教学目的： 1、理解如何应用化学反应速率和化学平衡原理，选择合成氨的适宜条件。 2、了解应用化学原理选择化工生产条件的思路和方法， 重点：选择合成氨的适宜条件。 难点：应用化学原理选择化工生产条件 * 德国化学家哈伯1868年12月9日生于西里西亚布雷斯劳（现为波兰弗罗茨瓦夫)，1934年1月29日卒于瑞士巴塞 尔。曾在柏林大学跟随著名化学家霍夫曼学习，后在海德堡众学随本生学习。最后在夏洛腾堡工业大学以有机化学方面 的论文取得博士学位。 ????他曾在耶拿做有机化学方面的研究工作，1896年在卡尔斯鲁厄工业大学任教，19O6——1911年，任该校的物理