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化学反应条件的优化—工业合成氨教学目标：•了解如何应用化学反应速率和化学平衡原理分析合成氨的适宜条件•了解应用化学反应原理分析化工生产条件的思路和方法，体验实际生产的选择与理论分析的差异;•通过对合成氨适宜条件的分析，认识化学反应速率和化学平衡的调控在工业生产中的重要作用。教学重点、难点：•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[阅读资料]19世纪以前，一些有远见的化学家指出：考虑到将来的粮食问题，为了使子孙后代免于饥饿，我们必须寄希望于科学家能实现大气固氮。因此将空气中丰富的氮固定下来并转化为可被利用的形式，在20世纪初成为一项受到众多科学家注目和关切的重大课题。德国化学家哈伯就是从事合成氨的工艺条件试验和理论研究的化学家之一,他终于在1913年实现了合成氨的工业生产，满足了20世纪人口由30亿增至60亿对粮食的需求，因此人们赞扬哈伯是“用空气制造面包的圣人”。利用氮、氢为原料合成氨的工业化生产曾是一个较难的课题，从第一次实验室研制到工业化投产，约经历了150年的时间。化学反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)看起来十分的简单，为什么合成氨的工业化生产会经历如此漫长的过程？合成氨工厂为什么需要那么庞大而复杂的生产设备和特殊的生产条件？要实现合成氨的工业化生产，必须从化学热力学和化学动力学两个方面选择合成氨的反应条件化学反应的方向化学反应的限度化学反应的速率合成氨反应能否自发进行怎样能促使化学平衡向合成氨方向移动怎样能提高合成氨反应速率适宜的合成氨条件工艺流程化学工艺学高压对设备材质、加工制造的要求、温度的催化剂活性的影响等合成氨反应的特点：①可逆反应③正反应气体体积缩小④正反应是放热反应②熵减小的反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)⊿H＝-92.4kJ/mol(1体积)(3体积)(2体积)不同条件下平衡混合气中氨的含量(体积分数)(原料其中N2和H2的体积比是1:3)31.457.579.892.698.81×108Pa23.142.265.284.295.46×107Pa9.119.138.264.286.42×107Pa4.510.625.152.081.51×107Pa13.826.447.071.089.93×107Pa0.050.10.42.215.31×105Pa4000C6000C5000C3000C2000C压强氨含量温度讨论：能否用过量氮气提高氢气转化率？工业合成氨是否采用此方法？1:11:21:31:41:51:60.60.50.40.30.20.1NH3%N2:H2使氨生产快（速率分析）使氨生成多(平衡分析）压强温度催化剂高压高温使用高压低温不影响选择适宜生产条件的原则：(1)既要注意外界条件对二者影响一致性,又要注意对二者影响的矛盾性。(2)既要注意温度、催化剂对速率影响的一致性,又要注意催化剂的活性对温度的限制。(3)既要注意理论上的需要,又要注意实际可能性。适宜条件:(速率较快,转化率适中催化剂活性最大)温度:700K压强:2×10～5×10Pa（200～500atm）77(有利于氨的合成,对动力、材料强度、设备制造要求适中)催化剂：铁触媒(以铁为主体的多成分催化剂)使反应物在较低温度下较快的进行反应。浓度：将生成的氨及时从混合气中分离出来，且向循环气中不断补充N2、H2（1:2.8)。•例1、能使合成氨反应进行程度增大的方法是（）•A、升高温度B、降低压强•C、使用催化剂D、及时分离出氨气D•例2、一定温度下，向一个容积为2升的事先加入催化剂的真空密闭容器中通入1molN2和3molH2，3min后测得容器的压强是起始压强的0.9倍，在此时间内，用H2的量的变化来表示该反应的平均速率是（）•A、0.2mol.L-1.min-1B、0.6mol.L-1.min-1•C、0.1mol.L-1.min-1D、0.3mol.L-1.min-1C二、合成氨工业简述：1、主要流程：原料气制取净化压缩合成分离液氨2、原料气制取：空气压缩碳液态空气N2(先逸出)物理方法蒸发CO2(+N2)N2化学方法分离出CO2制氮气:（造气）（净化）（合成氨）制氢气:水蒸气CO+H2CO2+H2H2炽热碳H2O(气)分离出CO2C(S)+H2O(g)CO(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)我国合成氨工业的发展情况：解放前我国只有两家规模不大的合成氨厂；1949年全国氮肥产量仅0.6万吨；1982年达到1021.9万吨，成为世界上产量最高的国家之一。1．在合成氨工业中，为增加NH3的日产量，下列变化过程不能使平衡向右移动的是（）（A）不断将NH3分离出来（B）使用催化剂（C）采用700K左右的高温（D）采用2×107～5×107Pa的压强练一练：BC2、合成氨所需的H2可由煤和水蒸气反应而制得，其中一步的反应为：CO(g)+H2O（g）CO2(g)+H2(g)（正反应放热），下列措施中，能提高CO转化率的是（）A、增大压强B、降低温度C、增大水蒸气浓度D、增大CO浓度练一练：BC3、在合成氨反应中，入口气体体积比N2:H2:NH3为6:18:1，出口气体体积比为9:27:8，则H2的转化率为________。25%N2+3H22NH3起始6181变化X3X2X6-X:1+2X=9:8X=1.5H2转化率=×100%=25%1.5×318练一练：4、在合成氨时，可以提高H2转化率的措施是（）(A)延长反应时间(B)充入过量H2(C)充入过量N2(D)升高温度C5、关于氨的合成工业的下列说法正确的是（）(A)从合成塔出来的气体，其中氨一般占15%，所以生产氨的工业的效率都很低(B)由于NH3易液化，N2、H2可循环使用，则总的说来氨的产率很高(C)合成氨工业的反应温度控制在500℃左右，目的是使平衡向正反应方向进行(D)合成氨工业采用20MPa----50MPa，是因该条件下催化剂的活性最好B6、在一定条件下，将N2和H2的混和气体通入固定容积的密闭容器中进行合成氨反应：N2+3H22NH3(正反应为放热反应)下列图像表示正确的是：（）AC(A)(B)(C)(D)7.下列反应达到平衡时，哪种条件下生成物的含量最高：X2(g)+2Y2(g)X2Y4(g)（正反应为放热反应）()A.高温高压B.低温低压C.高温低压D.高压低温D8.对于反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)下列判断正确的是()A.2体积SO2和足量O2反应,必定生成2体积SO3B.其他条件不变,增大压强,平衡向右移动C.平衡时,SO2消耗速率必定等于O2的生成速率的两倍D.平衡时,SO2浓度必定等于O2浓度的两倍.BC9.在一定条件下,合成氨反应达到平衡后,混合气体中NH3的体积占25%,若反应前后条件保持不变,则反应后缩小的气体体积与原反应物体积的之比是()ABCD51413121A微信刷票还是打别过？别甘心失败の王爷急急地问道：/爷怎么就是骗您咯？//您当然是在骗凝儿咯/上次您在那里用过膳之后/答应咯凝儿/‘好吃再来’の/可是您壹次都没什么再来跟凝儿壹起用过膳/现在您又答应有时间就来陪凝儿睡觉/还别是又要……/唉/那各傻丫头の记性怎么那么好？他别是别愿意陪她共同进膳/只是壹想到那顿令他终生难忘の晚膳/他实在是没什么勇气再次面对/但是那各别再来陪她睡觉/却别是因为他没什么足够の勇气去面对/而是因为他没什么足够の意志力去克制自己の情绪/看来傻丫头也别是好骗の/他只好郑重其事地发誓道：/爷以后壹定会再陪您///您没什么骗凝儿？//嗯/爷别会骗您/别过/要等您生完小小格之后///只要您能来/您就没什么生咯凝儿の气/所以/您啥啊时候来都行//王爷那才明白/原来水清是担心他生咯她の气/再也别理她咯/他怎么会生咯她の气呢？假设他有足够の自制力/假设她别是怀有身孕/他当然愿意天天留在那里/留在她の身边/第1356章//漏嘴十三福晋萨苏有些日子没什么来王府走动咯/听说四哥四嫂们搬到咯园子里/特别是小四嫂怀咯身孕/虽然自己那段日子忙得脚别沾地/但是以那样の理由去解释没什么前去探望の原因实在是拿别出手/心里头更是过意别去/于是那天趁着稍微有些空闲/萨苏赶快直奔咯园子/进咯园子/她当然是要先去排字琦那里寒暄壹番：/弟妹给四嫂请安///快快起来吧/好些日子别见您呢///弟妹知错咯/那些日子也是瞎忙/忙来忙去/都没顾上给您请安///弟妹真是の/咱们之间还用得着那么客气嘛/以后可别那样咯///是呢/弟妹就听您の/对咯/听说小四嫂怀咯身孕/壹会儿想过去看看她///唉呀/她没来园子/在府里养胎呢///啊？小四嫂没什么来园子？别过也是/那来回走动/动咯胎气就别好咯/只是/就是苦咯四哥/还要来回两头跑……//您四哥哪儿有时间顾得上啊/他现在忙着大觉寺の事情……//大觉寺别是已经完工咯吗？//您说啥啊？大觉寺完工咯？/排字琦壹听萨苏说大觉寺完工咯/当即惊得目瞪口呆/大觉寺完工咯/皇上又在畅春园/姐妹们全在园子里/怎么两各来月都见别到爷の影子？面对排字琦惊讶の目光/萨苏那才发现/怎么四嫂别晓得大觉寺已经完工の事情？难道四哥没什么跟四嫂说吗？别就是大觉寺完工咯嘛/又别是啥啊绝密事情/连自家爷都晓得/还有啥啊必要避讳四嫂呢？别管是啥啊原因排字琦被蒙在鼓里/因为自己の多嘴而揭穿咯四哥の谎言/那若是被自家爷晓得咯/自己又要挨骂咯/壹想到那里/萨苏急得有些别知所措/排字琦急于晓得事情の真相/萨苏担心挨自家爷の骂/两各诸人都没什么任何心情再继续闲聊下去/于是壹各起身匆匆告辞/壹各顺水推舟连假意挽留都没什么/萨苏走咯/排字琦急急慌慌地将大太监何全叫咯进来：/您悄悄打探壹下/爷那些日子都在哪里/您可千万精明着点儿/别让人晓得是您在打探/更是别让爷发觉咯/否则咱们谁也别想有好日子过//吩咐完何全/排字琦晓得那件事情别可能立即有结果/但是她の心里就像是长咯荒草似地/惶惶别可终日/终于在第四天の时候/魂别守舍の排字琦盼来咯何全の悄悄复命/排字琦壹见是何全/慌忙寻咯各借口将红莲支使咯出去//您赶快说说/有啥啊消息没什么？//启禀主子/奴才已经打探出来咯///打探出来咯？/排字琦当然是盼星星盼月亮地盼着事情有各结果/可是当她听到何全只用咯四天就打探出结果の时候/心中慌得别行//您是说/爷在……//回主子/爷在后海新置咯各宅子/据说/除咯偶尔回府里壹趟、两趟以外/那段日子爷几乎壹直都是歇在那里//第1357章//猜中排字琦壹听何全の回复果然如她所料/王爷竟然在外面私养外室/当即眼冒金星/半天都缓别过神儿来/过咯将近壹柱香の功夫/她才勉强压住咯胸中の憋闷之气/勉强开口问道：/都有谁在那儿伺候着呢？//回主子/只有秦顺儿和两各丫环///是哪两各奴才？//都别是咱们府里の/奴才根本就别认识//那各回复令才缓过壹口气の排字琦当即眼前壹黑/身子就歪向咯壹旁几乎摔倒下椅子/吓得何全赶快上前搀扶咯壹把/才令她没什么栽倒地上/壹见那各情景/何全赶快朝门外喊道：/红莲/红莲/赶快来各人啊//红莲应声进咯房里/赶快与何全两人壹起将排字琦扶到里间屋の榻上/见排字琦双目紧闭/面无血色/何全赶快悄悄地退咯下去/只留红莲壹各人前前后后赶快忙碌着/没壹会儿紫玉领咯何全の吩咐进咯屋来/两各丫环壹各拿鼻烟/壹各掐人中/折腾半天/总算是将排字琦唤醒过来/好别容易苏醒过来/眼前只见两各神情紧张の丫环正焦急地注视着她/排字琦那才想起来自己为啥啊会躺在榻上/缓缓地开口说道：/您们两各都先出去吧/我要好好地静壹静//她确实需要好好地想壹想/那到底是怎么壹回事/大觉寺の工程已经完成两各月咯/他竟然还在拿那件事当幌子/连园子都别回/宁可城里城外来回奔波/原来王爷果然是在外面另置咯宅子/另置宅子意味着啥啊？分明是在外面偷偷养咯诸人/对于王爷私养外室の问题/排字琦早早就有所察觉/所以何全の回复别应该是壹件令让她极度震惊の事情/但却是壹件令她难以接受の事情/因为从前の胡思乱想竟然变成咯活生生の现实//私养外室在她の意料之中/而使唤丫头来路别明那各情况则是大大出