魯科版化學選修4化學反應(yīng)條件的優(yōu)化——工業(yè)合成氨第1課時word教案(編輯修改稿)
2025-01-10 05:26 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 催化劑 使用 無影響 反應(yīng)物的濃度 增大濃度 增大濃度 生 成 物氨的濃度 減小濃度 減小濃度 【 交交 流流 研研 討討 】 研討的內(nèi)容 研討的問題 研討的結(jié)構(gòu) 既然增大壓強既可提高反應(yīng)速率，又可提高氨的產(chǎn)量，那么在合成氨工業(yè)中壓強是否越大越好？ 壓強怎么定？ 既然降低溫度有利于平衡向生成氨的方向移動，那么生產(chǎn)中是否溫度越低越好 溫度怎么選擇？ 3 、催化劑對化學平衡的移動沒有影響， 在合成氨工業(yè)中要 不要使用催化劑，為什么？ 要不要用催化劑？ 【分析】 壓強怎么選？ ① 合成氨反應(yīng)是氣態(tài)物質(zhì)系數(shù)減小的氣體反應(yīng)，增大壓強既可以增大反應(yīng)速率，又能使平衡正向移動， 所以理論上壓強越大越好。 ② 但是壓強越大，對設(shè)備的要求高、壓縮 H2和 N2所需要的動力大，因此選擇壓強應(yīng)符合實際科學技術(shù)。 【結(jié)論】 綜合以上兩點 :根據(jù)反應(yīng)器可使用的鋼材質(zhì)量及綜合指標來選擇壓強。 【分析】 溫度怎么選擇？ ① 因為正反應(yīng)方向是放熱的反應(yīng)，所以降低溫度有利于平衡正向移動。 條件 △ E /KJ/mol k(催 )/k(無 ) 無催化劑 335 1012(700k) 使用 Fe 催化劑 167 ② 可是溫度越低，反應(yīng)速率越小，達到平衡所需要的時間越長，因此溫度也不宜太低 。 ③ 催化劑要在一定溫度下催化活性最大。 【結(jié)論】 綜合以上因素 :實際生產(chǎn)中溫度 一般選擇在 700K 左右（主要考慮催化劑的活性）。 【分析】 用不用催化劑？ 經(jīng)濟效益和社會效益要求化學反應(yīng)速度要快， 原料的利用率要高，單位時間的產(chǎn)量要高。 【結(jié)論】 實際生產(chǎn)中選用鐵為主體的多成分催化劑（鐵觸媒），它在 700K 時活性最高。 【分析】 濃度怎么定？ N2和 H2的比例怎么定？ 增大反應(yīng)物的濃度可以增大反應(yīng)速率，減小生成物的濃 度可以使平衡正向移動。從化學平衡的角度分析，在氮氣和氫氣的物質(zhì)的量比為 1： 3時，平衡轉(zhuǎn)化率最大，但是實驗測得適當提高 N2的濃度，即 N2和 H2的物質(zhì)的量比為 1： 時，更能促進氨的合成。 【結(jié)論】 實際生產(chǎn)中的處理方法：及時將氣態(tài)氨冷卻液化分 離出去；及時將氮氣和氫氣循環(huán)利用，使其保持一定的濃度。 【投影】 研討的結(jié)果 外部條件 工業(yè)合成氨的適宜條件 壓強 根據(jù)反應(yīng)器可使用的鋼材質(zhì)量及綜合指標來選擇壓強 溫度 適宜溫度 700
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