1、 第2章 第4节 化学反应条件的优化工业合成氨 命制人：黄瑞理 审核人：辛全宝【课前预习案】【学习目标】1. 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，巩固化学反应速率和化学平衡的相关知识。2.了解应用化学反应原理分析化工生产条件的思路和方法，体会实际生产的选择与理论分析的差异。3. 树立理论与实际相结合和追求最大效益的生产理念。【学习重点,难点】运用化学反应速率和化学平衡原理选择合成氨的适宜条件的方法。运用化学反应速率和化学平衡原理探究工业生产适宜条件的方法。【自主学习】1.改变哪些外界条件可以提高化学反应速率？2.N2(g) + 3H2(g) 2N
2、H3(g) H 0 ，改变下列条件对化学平衡有何影响？（1）升高温度，平衡向 移动 （2）减小压强，平衡 移动（3）增大反应物的浓度，平衡 （4）使用催化剂，平衡 移动（3）判断化学反应在一定温度下能否自发进行的判据是什么？【课堂探究案】一、合成氨反应的限度：【问题1】阅读课本“交流研讨”（P65页）提供的数据，判断298K下合成氨反应能否自发进行？【问题2】合成氨反应的特点是什么？（1）反应 （是、否）可逆反应（2）正反应是 （吸、放）热的，H 0，S 0。（3）正反应是气体分子数 （增大、减小）的反应。【问题3】利用化学平衡移动的知识分析，采取哪些措施有利于提高合成氨反应的限度？【练习1】
3、在一处于平衡状态的反应：N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) H0 ,为了使平衡向生成NH3的方向移动，应选择下列的适宜条件是（ ）高温 低温 高压 低压 加催化剂 移去NH3A. B. C. D.二、合成氨反应的速率：【问题1】阅读课本“交流研讨”（P66页）你认为可以通过控制哪些反应条件（温度、压强）来提高合成氨反应的速率？【问题2】从浓度的角度考虑可以采取哪些措施来提高反应速率？【问题3】催化剂对合成氨反应的速率有何影响？【练习2】对于合成氨的反应：N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) H 0 ,为了增大生成NH3的速率，应选择下列的适宜条件是（ ）高温 低温 高压 低压
4、 加催化剂 移去NH3A. B. C. D.三、合成氨的适宜条件：生成物氨气的浓度反应物的浓度催化剂温度压强使NH3生产快使NH3产率高外界条件在工业上合成氨时，反应的限度越大，速率越快，工厂的效益就越高。所以:1合成氨反应条件的选择原则(1)尽量增大反应物的 ，充分利用原料。(2)选择较快的 ，提高单位时间内的产量。(3)考虑设备和技术条件。2合成氨反应条件的选择【问题1】压强怎么选？ 压强越大越有利于合成氨，但在实际生产中，应根据反应设备可使用的钢材质量及综合指标来选择压强，大致分为 、 和 三种类型。【问题2】催化剂用不用？ 使用催化剂可以大幅度提高反应速率，合成氨生产一般选择 做催化剂
5、。【问题3】温度怎么选？ 温度越高，反应速率 ，但不利于 ，在实际生产中一般控制反应温度在 K左右（且在此温度时催化剂的活性 ）。【问题4】浓度问题？ 合成氨生产通常采用N2和H2的物质的量之比为 的投料比，及时将氨气从反应混合物中分离出去。此外，还考虑原料的 、未转化的原料气的 使用、反应热的综合利用等问题。【思考】合成氨工业生产中，为什么采用未转化的原料气（合成气）的循环使用？【学以致用】1.已知 2SO2(g)+O2(g 2SO3 (g) H 0 请应用已有知识分析工业合成SO3 的适宜条件。2根据合成氨反应的特点分析，当前最有前途的研究发展方向是() A研制耐高压的合成塔 B采用超大规
6、模的工业生产 C研制耐低温复合催化剂 D探索不用H2和N2合成氨的新途径3.不能用化学平衡移动原理说明的事实是() A合成氨在高压下进行是有利的 B温度过高对合成氨不利 C使用催化剂能使合成氨速率加快 D及时分离从合成塔中出来的混合气，有利于合成氨【教、学后反思】【课堂检测】1.关于合成氨的反应，下列说法正确的是 （ ） A温度越高，反应速率越快，所以合成氨反应的温度越高越好 B压强越大合成氨反应速率越大，工业上不采用过高的压强主要是考虑反应的限度问题 C使用催化剂可以提高单位时间内氨气的产量 D浓度越大，反应速率越快，所以不必把氨从混合物中分离出来2.合成氨其中有一步反应为CO（g）+H2O
7、（g） CO2（g）+H2（g），H0，欲提高CO转化率可采用的方法有：降低温度；增加压强；使用催化剂；增大CO的浓度；增大水蒸气的浓度，其中正确的组合是 （ ）AB CD只有3.某工业生产中发生反应：2A（g）+B（g）2M（g） H。下列有关该说法正确的是 （ ） A工业上合成M时，一定采用高压条件，因为高压有利于M的生成 B若物质B价廉易得，工业上一般采用加入过量的B，以提高A和B的转化率 C工业上一般采用较高温度合成M，因为温度越高，反应物的转化率越高 D工业生产中常采用催化剂，因为使用催化剂可以提高M的日产量4.已知 2SO2(g)+O2(g) 2SO3 (g) H0 请据下表数据分析。（1）应选用的温度是 （2）应采用的压强是 ，理由是 。
