1、第4节 化学反应条件的优化 工业合成氨编写人：董立国 审核人：陈常菊班级 姓名 【学习目标】1.能够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。3.感受科学技术对人类文明发展的重大作用。【学习过程】【合作探究一】实验室合成氨气【交流研讨】1. 反应方向：常温下，氮气和氢气有可能合成氨气吗？请根据教材65页交流研讨中的数据，计算298K时合成氨反应能否自发进行（计算时单位要统一）2. 反应限度：请利用化学平衡的知识分析什么条件有利于氨的合成？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。（3）正
2、反应是气体体积 （增大、减小、不变）的反应。采取哪些措施有利于提高合成氨反应的限度？（1） 温度（升高、降低）；（2） 压强（增大、减小）；（3） 增大 浓度，减小 浓度。3.反应速率：结合信息和所学知识分析，哪些措施能够加快氮气、氢气合成氨的反应速率？合成氨反应速率与反应物浓度关系：=kc(N2)c1.5(H2)c-1(NH3)条件 E /kJ/molk(催)/k(无)无催化剂3353.41012(700K)使用Fe催化剂167（1） 温度（升高、降低）；（2） 压强（增大、减小）；（3）增大 浓度，减小 浓度。（4） 催化剂（使用、不使用）【归纳总结】比较从反应限度和反应速率两个方面推得的
3、有利于合成氨反应的条件，哪些条件是相一致的，哪些条件是相矛盾的？外界条件使合成氨速率快使平衡气中氨的含量高一致性温度压强催化剂浓度【合作探究二】工业合成氨适宜条件【资料一】锇是一种贵重金属，储量较少，开发成本高，粉末状的金属锇，常温下会逐渐氧化成四氧化锇。四氧化锇在48时熔化，在130时沸腾。锇蒸汽有剧毒，强烈刺激人眼黏膜，严重会造成失明。【资料二】高温高压条件下，氢气会使钢脱碳，导致氢腐蚀，使钢的机械性能下降，氢气会渗透到钢材内部，使钢材出现裂纹。【资料三】当氮气与氢气体积比为1:3时平衡混合物中氨的含量最高，但是氮气在催化剂上吸附是反应中最难发生的步骤，是影响反应速率的关键步骤。【资料四】
4、合成氨出气口氨的含量较低，原料不能得到充分利用。【交流研讨】请同学们结合资料和教材67和68页，完成下列表格外部条件工业合成氨的适宜条件压强温度催化剂浓度1. 为什么不尽可能使用更高的压强？2. 为什么反应温度控制在700K左右？3. 为什么氮气与氢气物质的量之比是1:2.8而不是1:3【归纳总结】利用化学反应原理分析化工生产的一般思路是：【巩固练习】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
5、快，所以不必把氨从混合物中分离出来 【迁移应用】2.根据二氧化硫催化氧化为三氧化硫的反应特点和下表数据，选择工业上制硫酸中二氧化硫接触氧化的适宜条件。（1）2SO2（g）+O2（g） 2SO3（g）H0（2）温度和压强对二氧化硫的平衡转化率的影响 压强/MPa转化率%温度/0.10.511040099.299.699.799.950093.596.997.899.360073.785.889.596.4（1）应该选用的温度是： （2）应采用的压强是： 理由是： 。【达标检测】1工业合成氨的反应是在500左右进行，主要原因是（ ）A.500时反应速率最快 B.500时 NH3的平衡浓度最大C.500时N2的转化率最高 D.500时催化剂能发挥最大效力2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21075107 Pa的压强3平衡体系CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)+Q为了增加甲醇产量，工厂应采取的正确措施是（ ）A.高温，高压 B.适宜温度和压强、催化剂C.低温，低压 D.低温，高压，催化剂