1、1914年德国发动了第一次世界大战，当时人们错误的估计，战争顶多打半年，原因是德国的硝酸不足，火药生产受到了限制，但是战争却打了四个多年头。原来德国人早就对合成硝酸进行了研究。1908年德国化学家哈伯首先在实验室用氢气和氮气在600,200大气压下合成了氨气，产率虽只有2%，这也是一项重大的突破。第二章 化学反应的方向、限度与速率 第4节 化学反应条件的优化工业合成氨 合成氨反应是一个可逆反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)已知298K时:H=-92.2KJmol-1S=-198.2JK-1mol-1请根据正反应的焓变和熵变分析:298K下合成氨反应能否自发进行？【交流研讨】H-T S
2、此反应可以自发=-33.1 KJmol-1 0工业合成氨时主要考虑的因素？（3）便宜（4）绿色（2）快（1）多即提高平衡混合物里氨的含量化学平衡问题即提高单位时间里氨的产量化学反应速率问题降低成本，提高原料利用率。保护环境，对设备的要求。【交流研讨】N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-92.2KJmol-1合成氨反应有什么特点？可逆反应；正反应是放热反应；正反应是熵减的反应；反应物和生成物均为气体；正反应为气体分子数减小的反应。【思考】根据此反应特点分析，什么条件有利于合成氨？外界条件增大NH3的含量化学平衡角度浓度N2、H2NH3温度压强催化剂增大N2、H2的浓度，其物质的量之比为1
3、:3时，NH3的含量最高【交流研讨】多1:1 1:2 1:3 1:4 1:5 1:6 0.60.50.40.30.20.1NH3%N2:H2及时转移走NH3 压强NH3/Mpa含量/%温度/0C0.11020306010020015.381.586.489.995.498.83002.252.064.271.084.292.64000.425.138.247.065.279.85000.110.619.126.442.257.56000.054.59.113.823.131.4根据此反应特点分析，什么条件有利于合成氨？外界条件增大NH3的含量化学平衡角度浓度N2、H2增大N2、H2的浓度，其物
4、质的量之比为1:3时，NH3的含量最高NH3温度压强催化剂及时转移走NH3低温高压无影响【交流研讨】多根据此反应特点分析，什么条件有利于提高合成氨的速率？外界条件提高合成NH3的速率化学速率角度浓度N2、H2NH3温度压强催化剂增大N2、H2的浓度，提高氢气压强更有利于提高反应速率，其物质的量之比应1:3研究表明，在特定条件下，合成氨反应的速率与参与反应的物质的浓度的关系式为：v=kc(N2)c1.5(H2)c-1(NH3)及时转移走NH3高温高压正催化剂【交流研讨】快外界条件多快选择平衡移动反应速率浓度N2:H21:31:3NH3及时转移及时转移温度低温高温压强高压高压催化剂无影响正催化剂及
5、时转移高压正催化剂？【小结】N2:H2=？（物质的量之比）理论采用：高转化率和高速率所用条件矛盾 实际采用：N2:H2=1:2.8【思考】氢气价格贵,氮气相对便宜,氮气稍过量可以增加氢气的利用率,降低成本。外界条件多快选择平衡移动反应速率浓度N2:H21:31:3NH3及时转移及时转移温度低温高温压强高压高压催化剂无影响正催化剂及时转移高压正催化剂1：2.8？【小结】？温度怎么选择？理论采用：高转化率和高速率所用条件矛盾 实际采用：700K在700K条件下，催化剂活性最高；转化率也适当。选择合成氨的条件时，既不能片面地追求高转化率，也不能只追求高反应速率，而应该寻找以较高的反应速率获得适当转化
6、率的反应条件。【思考】外界条件多快选择平衡移动反应速率浓度N2:H21:31:3NH3及时转移及时转移温度低温高温压强高压高压催化剂无影响正催化剂及时转移高压正催化剂1：2.8700K【小结】？工业合成氨是否压强越高越好？理论采用：压强越大越好【思考】压强NH3/Mpa含量/%温度/0C0.11020306010020015.381.586.489.995.498.83002.252.064.271.084.292.64000.425.138.247.065.279.85000.110.619.126.442.257.56000.054.59.113.823.131.4P1P2P3P4P5P6
7、工业合成氨是否压强越高越好？理论采用：压强越大越好 压强越大，对设备的要求高、压缩H2和N2所需要的动力大，成本高，因此选择压强应符合实际科学技术。实际采用：低压（1107Pa）中压（21073107Pa）高压（8.5107Pa1108Pa）【思考】外界条件多快选择平衡移动反应速率浓度N2:H21:31:3NH3及时转移及时转移温度低温高温压强高压高压催化剂无影响正催化剂及时转移适当压强正催化剂1：2.8700K【小结】高压合成氨的适宜条件N2:H2=1:2.8；N2、H2循环使用；及时把NH3分离出来；T=700K，催化剂活性最高；压强采用：低压（1107Pa）中压（21073107Pa）高
8、压（8.5107Pa1108Pa）铁做催化剂浓度【小结】阅读课本6869面“合成氨的铁催化剂”和“合成氨的催化历程”一般要使用催化剂：这样可以大大加快化学反应速率，提高生产效率，也提高了经济效益；选择合适的温度：该温度是催化剂活性最大的温度；选择合适的压强：既要考虑化学反应速率和化学平衡，还要考虑动力、材料、设备等。工业上利用某可逆反应生产产品条件选择：【总结】选择条件时，既不能片面地追求高转化率，也不能只追求高反应速率，而应该寻找以较高的反应速率获得适当转化率的反应条件。【注意】已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)(正反应为吸热反应）其实验数据见表(2)应采用的压强是_，理由是：(1)应选用的温度是_。450常压 因为常压下SO2的转化率已经很高，若采用较大压强，SO2的转化率提高很少，但需要的动力更大，对设备的要求更高。（3）在生产中常用过量空气的原因是什么？【学以致用】合成氨的生产流程 阅读课本69面资料，并回答以下问题：1、工业合成氨生产包括哪三大部分？2、H2、N2的来源？3、为什么要净化？造气 净化 合成氨 氮气来源于空气，氢气来源于含氢的天然气、煤和炼油产品 防止催化剂中毒 合 成 氨 流 程 简 图合成塔氨分离器液氨水 冷 器循环气体压缩机循环压缩机氢氮混合气
