1、化学反应条件的优化工业合成氨 导学案n 学习目标1、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。2、了解应用化学原理分析化工生产条件的思路和方法，体验实际生产条件的选择与理论分析的差异。3、认识化学反应原理在实际生产中的指导作用，以及实际生产对化学反应原理的创造性应用；体验化工学家研究工作的艰辛与价值。重点：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n 温故知新1. 判断化学反应能否自发进行的依据是： ，若该物理量小于0，则反应 自发进行。2. 已知298K时合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的焓变和熵变为：H92.2 kJmol1 ， S198.2JK1
2、mol1通过计算分析：298K下合成氨反应能否自发进行： 合成氨反应的特点：反应可逆；正反应是气体物质的量 的反应；正反应是 热反应。3. 外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响外界条件化学反应速率化学平衡温度压强催化剂浓度n 交流研讨【课题】工业合成氨适宜条件的选择一、合成氨反应的限度【研讨1】从提高反应限度的角度分析合成氨条件的选择影响因素催化剂温度浓度压强提高反应限度应采取的措施二、合成氨反应的速率【研讨2】从增大反应速率的角度分析合成氨条件的选择影响因素催化剂温度浓度压强增大反应速率应采取的措施三、合成氨的适宜条件【研讨3】综合限度、速率条件的分析及生产实际，选择适宜的条件影响因素催化
3、剂温度浓度压强适宜条件【知识支持】1、催化剂对合成氨反应速率的影响：条件活化能Ea / kJmol1速率常数k(催)/k(无)无催化剂3353.41012(700K)使用Fe催化剂1672、实验研究表明，在特定条件下，合成氨反应的速率与反应的物质的浓度的关系为: k c(N2)c1.5(H2) c1 (NH3)3、氮气、氢气体积比对反应限度的影响1:1 1:2 1:3 1:4 1:5 1:6 0.60.50.40.30.20.1NH3%N2:H2【视野拓展】合成氨的生产流程结合下列问题，阅读课本69页：1、合成氨工业生产主要包括哪几部分？2、为何要对原料气进行净化？3、未反应的氮气和氢气是如何
4、处理的？4、使用换热器有何作用？n 总结提升【我的收获】选择合成氨的条件时，既不能片面地追求高 ，也不能只追求高 ，而应该寻找 的反应条件。此外，还应该考虑 等问题。n 迁移应用【小试身手】工业生产硫酸中的一步重要反应为： 2SO2(g)+O2(g)2SO3 (g) H197.8 kJmol1 ，其实验数据见表（温度、压强对SO2转化率的影响）：转化率TP不同压强下SO2的转化率（）1.01105Pa5.05105Pa1.01106Pa5.05106Pa1.01107Pa45097.5%98.9%99.2%99.6%99.7%50085.5%92.9%94.9%97.7%98.3%请根据以上信
5、息讨论：(1) 应选用的温度是 。(2) 应采用的压强是 ，理由是 【达标训练】课后作业1、氨的合成反应，生产中采用的适宜条件是（ ）A、低温、高压、适当的催化剂 B、高温、常压C、尽可能高温、高压 D、适当的温度、适当的高压、适宜催化剂2、工业上合成氨时一般采用500（700K）左右温度，其原因是：适当提高氨的合成速率，提高H2转化率；提高氨的产率；催化剂在500时活性最大（ ）A、 B、 C、 D、3、在密闭容器中，进行合成氨反应，达到平衡后，将平衡气体系中的各物质的浓度都增加到原来的2倍，则产生的结果是（ ）A、平衡向正反应方向移动 B、平衡向逆反应方向移动C、平衡不发生移动 D、氨的质
6、量分数增大4、在容积固定的密闭容器中存在如下反应： A(g)+3B(g) 2C(g)； H0某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，并根据实验数据作出下列关系图： 下列判断一定错误的是( )A.图I研究的是不同催化剂对反应的影响，且乙使用的催化剂效率较高B.图研究的是压强对反应的影响，且甲的压强较高C.图研究的是温度对反应的影响，且甲的温度较高D.图研究的是不同催化剂对反应的影响，且甲使用的催化剂效率较高5、在硫酸工业中，通过下列反应使SO2转化成SO3；2SO2+O22SO3，H0。已知常压下生产，达到平衡时SO3体积分数为91%，试回答：（1）在生产中常用过量的空气是为了 。（2）加热到400500是由于 。（3）实际工业生产中压强常用 （填加压或常压）原因是 。（4）原料气必须净化的原因是 。（5）尾气中SO2必须回收是因为 。6. 合成氨中，原料气（N2、H2及少量的CO、NH3混合气）在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜溶液来吸收原料气中的CO，其反应是：Cu(NH3)2Ac+CO+NH3 Cu(NH3)3AcCO ，H0。（1）醋酸二氨合铜吸收CO的生产适宜条件应是 。（从T、p角度分析）（2）吸收CO后的醋酸铜氨液经过适当处理又可再生，恢复其吸收的CO的能力以供循环使用。醋酸铜氨液再生的生产适宜条件应是 。（从T、p角度分析）