2018高中化学 第2章 第4节 化学反应条件的优化—工业合成氨课件 鲁科版选修4

第4节 化学反应条件的优化 工业合成氨,晨背关键语句,理解教材新知,应用创新演练,把握热点考向,考向,第 2 章 化 学 反 应 的 方 向 、 限 度 与 速 率,知识点二,知识点一,随堂基础巩固,课时跟踪训练,知识点三,(1)增大反应物浓度和增大压强使平衡向合成氨的方向移动。 (2)使用催化剂、升高温度、增大压强等可提高合成氨反应的速率。 (3)选择合适的条件应从理论分析和生产实际考虑。,(1)合成氨反应是一个能自发进行的、 热的、气体体积 的可逆反应。 (2) 温度、 压强有利于化学平衡向生成氨的方向移动。 (3)在一定的温度和压强下，反应物中N2和H2的体积比为 时平衡混合物中氨的含量最高。 (4)合成氨反应N2(g)3H2(g) 2NH3(g)在298 K时HTS0，其平衡常数K4.1×106(mol·L1)2，只能说明反应在此条件下进行得较完全，不能说明反应速率的快慢。,放,减小,降低,增大,13,1利用原料气在合成塔中合成氨时，为提高N2的 转化率所采取的措施是 ( ) A高温 B高压 C使用催化剂 D增大N2的浓度 解析：提高N2的转化率应使平衡向右移动，使用 催化剂对平衡无影响，升高温度平衡向左移动， 高压和增大N2的浓度平衡向右移动，但增大N2的 浓度，N2的转化率会降低。 答案：B,(1)在特定条件下，合成氨反应的速率与参加反应的物质的浓度的关系式为vk c(N2)·c1.5(H2)·c1(NH3)，由关系式可知， N2或H2的浓度， NH3的浓度，都有利于提高合成氨的速率。 (2)使用催化剂，可显著降低反应的 ， 使反应速率 上万亿倍。 (3)温度对合成氨反应的速率也有显著影响：温度越 ，反应进行得越快。,增大,减小,活化能,提高,高,2在一定条件下，合成氨反应的速率与各物质的 浓度关系为vkc(N2)c1.5(H2)c1(NH3)，下列条件 不能加快反应速率的是 ( ) A加入催化剂 B增大H2的浓度 C升高温度 D增大NH3的浓度 解析：加入催化剂、升高温度均能加快反应速率， 由速率方程知增大H2的浓度反应速率加快， 增大NH3的浓度速率减慢。 答案：D,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。,转化率,反应速率,2合成氨反应的适宜条件 (1)压强：压强越大越 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。 (2)温度：温度越高，反应速率 ， 但 氨的合成，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 )。,有利于,低压,中压,高压,越大,不利于,700,最大,(3)催化剂：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。 (4)浓度：合成氨生产通常采用N2和H2物质的量之比为 的投料比，并且及时将氨气从反应混合物中分离出去，此外，还应考虑原料的价格，未转化的合成气的 使用、反应热的综合利用等问题。,铁,12.8,循环,(1)由于N2在催化剂上的吸附为总反应中最难发生的步骤，适当提高N2的比例更能加快合成氨反应的进行。 (2)运用化学理论选择实际工业生产的条件时，要考虑实际化工生产中的动力、材料、设备、催化剂等综合因素的影响，选取适宜条件。,3工业上合成氨一般采用700 K左右的温度， 其原因是 ( ) 适当提高氨的合成速率 提高H2的转化率 提高氨的产率 催化剂在700 K时活性最大 A只有 B C D 解析：合成氨反应为放热反应，温度高，转化率低， 但反应速率快，同时要考虑催化剂的活性。 答案：D,例 合成氨工业对化学工业和国防工业具有重要意义。工业合成氨生产示意图如图所示。 (1)X的化学式为_； (2)图中条件选定的主要原因 是_(填字母编号)； A温度、压强对化学平衡的影响 B铁触媒在该温度时活性大 C工业生产受动力、材料、设备等条件的限制,(3)改变反应条件，会使平衡发生移动。 如图表示随条件改变， 氨气的百分含量的变化趋势。 当横坐标为压强时， 变化趋势正确的 是_， 当横坐标为温度时， 变化趋势正确的是_。(填字母编号),解析 (1)原料气N2和H2经一定条件下的反应， 生成的NH3(X)冷却后从设备中分离出来，同时尾气中 含有的N2(Y)和H2(Y)进行循环利用。(2)中A温度选择在 500 并不是从化学平衡的影响分析的，而是因为催化 剂在此温度时活性大，而且还可以适当提高化学反应 速率，压强选择2050 MPa是从化学平衡理论分析的 压强越大，平衡向生成NH3的方向移动，但不能过大， 因为压强过大，对设备、材料的要求高，投资大，这样 就不经济。(3)中考查压强、温度对化学平衡的影响。 答案 (1)NH3 (2)BC (3)c a,选取适宜的化工生产条件时，要运用反应速率和化学平衡移动原理，同时考虑化工生产中的动力、材料、设备、催化剂等因素的影响，综合选取适宜条件。,有平衡体系：CO(g)2H2(g)CH3OH(g) H0，为了增加甲醇(CH3OH)的产量，应采用 的正确措施是 ( ) A高温，高压 B适宜温度，高压，催化剂 C低温，低压 D高温、高压，催化剂,解析：该反应是一个正向放热，气体体积减小的反应，为增加甲醇的产量，需平衡正向移动，理论上可采用低温，高压的方式，但在实际生产中还需考虑反应速率，设备承受的压力及催化剂的活性等因素的影响。 答案：B,