2.4.1化学反应的调控 课件 高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1.pptx

第二章化学反应速率与化学平衡第四节化学反应的调控人教版高二化学选择性必修一

目录合成氨反应的原理分析1合成氨反应的数据分析2合成氨反应的条件控制3化学反应调控的一般思路4

合成氨—人类“食”之基合成氨工业在国民经济中占有重要地位。农业上使用的氮肥，例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥，都是以氨为原料的，含氮复合肥的使用极大的提高了粮食的产量。世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料。

合成氨—人类“食”之基实验室阶段(约1908年)哈伯法的发现：在600℃、20MPa，在锇催化剂作用下，氨的产率只有6%—8%，能够实现氮气和氢气的合成。虽然这一时期的产率较低，但这是合成氨工业化的基础。假如你是一名工程师，如何设计合成氨的条件，才能使产率更高，反应更快？

1、合成氨反应的原理分析N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)(1)反应原理：ΔH＝－92.4kJ·mol－1ΔS＝－198.2J/(mol·K)(2)反应特点：焓变：ΔH0,熵变:ΔS0可逆性：反应为。体积变化：正反应是气体体积的反应。自发性：常温下(填“能”或“不能”)自发进行可逆反应减小能

1、合成氨反应的原理分析(3)原理分析：根据合成氨反应特点，如何通过选择反应条件加快反应速率和提高平衡混合物中氨的含量N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1浓度温度压强催化剂对合成氨反应的影响增大合成氨的反应速率提高平衡混合物中氨的含量增大升温增大正催化剂移走氨降温增大不影响增大C反应物

1、合成氨反应的原理分析N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1浓度温度压强催化剂对合成氨反应的影响增大合成氨的反应速率提高平衡混合物中氨的含量增大升温增大正催化剂移走氨降温增大不影响增大C反应物所应采取的措施是否一致，在实际生产中到底该如何选择适宜的条件呢?

2、合成氨反应的数据分析温度/℃氨的含量/%0.1MPa10MPa20MPa30MPa60MPa100MPa20015.381.586.489.995.498.83002.2052.064.271.084.292.64000.4025.138.247.065.279.85000.1010.619.126.442.257.56000.054.509.113.823.131.4下表的实验数据是在不同温度、压强下，平衡混合物中氨的含量的变化情况(初始时氮气和氢气的体积比是1：3)。考虑速率怎么选？考虑产率怎么选？实际工业生产还需要考虑什么？成本

2、合成氨反应的数据分析(1)压强的选择：【原理分析】压强越大越好【实际采用】目前，我国合成氨厂一般采用的压强为MPa。10～30【理由】压强越大，对设备要求越高，增加成本，降低综合经济效益

2、合成氨反应的数据分析(2)温度的选择：【原理分析】温度越低转化率越高【实际采用】反应速率越慢目前，实际生产一般采用的温度为℃。400～500

2、合成氨反应的数据分析(3)催化剂的选择：【原理分析】加催化剂可改变反应历程，加快反应速率【实际采用】目前，普遍使用以铁为主体成分的催化剂，即。铁触媒500℃时活性最大

2、合成氨反应的数据分析温度/℃氨的含量/%0.1MPa10MPa20MPa30MPa60MPa100MPa20015.381.586.489.995.498.83002.2052.064.271.084.292.64000.4025.138.247.065.279.85000.1010.619.126.442.257.56000.054.509.113.823.131.4思考：在温度与压强的最佳条件下，平衡混合物中氨的含量仍不高，怎么办？

2、合成氨反应的数据分析(4)浓度的选择：图2：NH3的平衡体积分数随投料比变化的曲线n(N2):n(H2)=1:3【原理分析】及时移走产物氨【实际采用】及时移走产物原料气循环利用增大反应物浓度n(N2):n(H2)≈1:2.8最优投料比：