1、20222022一轮复习一轮复习20222022届新高考新课改届新高考新课改Part one 工业合成氨的反应工业合成氨的反应: N: N2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g) 2NH(g) 2NH3 3(g) (g) H0H0有哪些特点？有哪些特点？(1)(1)可逆性：可逆性：反应为可逆反应(2)(2)体积变化：体积变化：正反应是气体体积缩小的反应(3)(3)焓变：焓变：H0，熵变：S0 已知在已知在298K298K时，时，H H92.2 kJmol92.2 kJmol1;1;S S198.2 JK198.2 JK1 1molmol1 1请根据反应的焓变和熵变分析在请根据反应的焓变和熵变
2、分析在298K298K时合成氨反应能否正向自发进行？时合成氨反应能否正向自发进行？ G G= =H HT TS S = = 33.14 kJmol33.14 kJmol1 10 0，可以自发，可以自发 K K(298K)(298K)=4 =4 10 106 6, ,接近完全接近完全1.合成氨反应的特点分析假如你是合成氨的工程师，工业生产时主要考虑的问题？假如你是合成氨的工程师，工业生产时主要考虑的问题？（3）省（4）好（环境、设备等）（环境、设备等）（2）快（1）多即提高氨的含量即提高氨的含量化学平衡问题化学平衡问题即提高单位时间里氨的产量即提高单位时间里氨的产量 化学反应速率问题化学反应速率
3、问题【思考思考. .交流交流】 N N2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g) 2NH(g) 2NH3 3(g)(g)N2: 空气中分离；空气中分离；H2: C+H2O(g)=CO+H2【资料卡片资料卡片】：NHNH3 3含量的实验测定结果含量的实验测定结果 图图1:平衡混合物中氨的含量与温度、压强的关系平衡混合物中氨的含量与温度、压强的关系温度升高，氨的含量降低温度升高，氨的含量降低压强增大，氨的含量增大压强增大，氨的含量增大图图2 2：NHNH3 3的平衡体积分数随的平衡体积分数随投料比变化的曲线投料比变化的曲线高压、低温n(N2):n(H2)=1:3最优2、合成氨反应的特点分析条件温度
4、压强催化剂浓度原理分析 选用条件400500 1030 MPa铁触媒n(Nn(N2 2):n(H):n(H2 2) )1 1：2.82.8理由与补充1.1.不采用低温的理由：不采用低温的理由：2.2.升高温度能提高化学反升高温度能提高化学反应速率，但工业合成氨温应速率，但工业合成氨温度不能太高的理由是：度不能太高的理由是：合成氨时不采用更高压强的理由: 选择催化剂理由: 从浓度的角度思考，可以采取哪些措施提高NH3转化率： N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) 合成氨反应为放热反合成氨反应为放热反应，升高温度，转化率降低；应，升高温度，转化率降低；400400500_500_催化剂活性最催
5、化剂活性最大，升高温度，催化剂活性大，升高温度，催化剂活性减弱减弱( (催化剂失活催化剂失活) )低温低温有利于提高原有利于提高原料的平衡转化率料的平衡转化率在高温、高压在高温、高压下，下，N2和和H2的反的反应速率仍然应速率仍然很慢很慢压强越大越好压强越大越好在在500 和和30 MPa时，平衡时，平衡混合物中混合物中NH3的体积分数及平的体积分数及平衡时衡时N2和和H2的转化率仍的转化率仍较低较低 压强越大，对材压强越大，对材料的强度和设备的制料的强度和设备的制造要求也越高，需要造要求也越高，需要的动力也越大，这将的动力也越大，这将会大大增加生产投资，会大大增加生产投资，并可能降低综合经济
6、并可能降低综合经济效益效益 改变反应历程，改变反应历程，降低反应的活化能，降低反应的活化能，使反应物在较低温度使反应物在较低温度时能较快地进行反应时能较快地进行反应 另外，为了防另外，为了防止混有的杂质使催止混有的杂质使催化剂化剂“中毒中毒”，原，原料气必须经过料气必须经过净化净化 采取采取迅速冷却迅速冷却的方的方法，使气态氨变成液氨后及法，使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去；时从平衡混合物中分离出去；应将应将NHNH3 3分离后的原料气分离后的原料气循循环使用环使用，并及时，并及时补充补充N N2 2和和H H2 2，使反应物保持一定的浓度使反应物保持一定的浓度低温反应速率太慢低温
7、反应速率太慢A A对原料气加压，分离液氨，未反应的对原料气加压，分离液氨，未反应的N2N2和和H2H2循环使用循环使用Part two1 1、选择工业合成适宜条件的原则、选择工业合成适宜条件的原则(1)考虑参加反应的物质组成、结构和性质等本身因素(2)考虑影响化学反应速率和平衡的温度、压强、浓度、催化剂等反应条件(3)选择适宜的生产条件还要考虑_、_、_等情况(4)选择适宜的生产条件还要考虑环境保护及社会效益等方面的规定和要求设备条件安全操作 经济成本2 2、选择工业合成适宜条件的分析角度、选择工业合成适宜条件的分析角度分析角度原则要求从化学反应速率分析从化学平衡移动分析从原料的利用率分析从实
8、际生产能力分析从催化剂的使用活性分析既不能过快，又不能太慢既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意二者影响的矛盾性增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本如设备承受高温、高压能力等注意催化剂的活性对温度的限制在设备条件允许的前提下，尽量采取高温并考虑催化剂的活性外界条件有利于加快速率的条件控制有利于平衡正向移动的条件控制综合分析结果浓度增大反应物的浓度增大反应物的浓度、减小生成物的浓度催化剂加合适的催化剂不需要温度高温H0低温H0高温压强高压(有气体参加)g0高压g0低压不断地补充反应物、及时地分离出生成物加合适的催化剂兼顾速率和平衡，考虑催化剂的适宜温度在设备条件允许的前提下，尽量采取高压兼顾速率和平衡，选取适宜的压强3 3、选择工业合成适宜条件的参考依据、选择工业合成适宜条件的参考依据3、(1)两个反应均为放热量大的反应两个反应均为放热量大的反应(2)降低温度、降低压强降低温度、降低压强(3)催化剂催化剂
