1、化学反应速率化学反应速率化学平衡移动原理化学平衡移动原理应应 用用工业合成氨适宜条件的选择-德国化学家德国化学家：哈哈 伯伯 N2 (g) +3H2 (g) 2NH3(g) H= -92.4KJ/mol选修选修4教材：教材：32页页4题题研究背景：研究背景： 常温常压下，合成氨常温常压下，合成氨的反应进行得非常慢，几的反应进行得非常慢，几乎不能觉察；达到平衡时，乎不能觉察；达到平衡时，氨的产量还很低。氨的产量还很低。也就是说：也就是说： 反应速率慢反应速率慢 反应程度小反应程度小1 1、此反应为可逆反、此反应为可逆反应应2 2、正反应为气体体积缩小的反应、正反应为气体体积缩小的反应3 3、正反
2、应为放热反应、正反应为放热反应 N2 (g) +3H2 (g) 2NH3(g) H= -92.4KJ/mol快快多多 加快加快反应速率反应速率 提高提高氨平衡含量氨平衡含量 提高提高氨的日产量氨的日产量体系温度体系温度催化剂催化剂体系压强体系压强反应物浓度反应物浓度体系温度体系温度-合成氨工业中，采用：合成氨工业中，采用： 低温好低温好 还是高温好？还是高温好？ 1000L 50MPa 1000L 50MPa 合成氨的实验数据：合成氨的实验数据： V(NV(N2 2) ): V(HV(H2 2)= 1:3)= 1:3现有不同时间、不同温度平衡状态下氨气的体积百分含量，请酌情填充下表现有不同时间
3、、不同温度平衡状态下氨气的体积百分含量，请酌情填充下表 平时平时衡间衡间氨氨含含量量温温 度度单位单位时间时间氨产氨产量量L/aV% 合成氨工业中：合成氨工业中：常采用常采用400-500400-500 体系温度体系温度催化剂催化剂体系压强体系压强反应物浓度反应物浓度催化剂的催化剂的活性活性催化剂的催化剂的中毒中毒催化剂的催化剂的价格价格饿（饿（OsOs）钌（钌（RuRu）铂（铂（PtPt）铁（铁（FeFe） 目前，合成氨工业中公认的目前，合成氨工业中公认的 最合适的催化剂最合适的催化剂铁催化剂铁催化剂几种铁催化剂的温度指标几种铁催化剂的温度指标催化剂催化剂体系温度体系温度体系压强体系压强反应
4、物浓度反应物浓度体系压强体系压强 -合成氨工业中，采用：合成氨工业中，采用： 高压好高压好 还是低压好？还是低压好？不同条件下平衡混合气中氨的含量不同条件下平衡混合气中氨的含量( (体积分数体积分数) ) ( (原料其中原料其中N N2 2和和H H2 2的体积比是的体积比是1:3 )1:3 )压压强强氨氨含含量量温温 度度V -在合成氨工业中，在合成氨工业中， 增大体系的压强：增大体系的压强： 既有利于既有利于加快反应速率，加快反应速率， 又有利于又有利于提高平衡混合物中氨提高平衡混合物中氨 气的体积分数。气的体积分数。100 MPaH2N2NH3实验资料记载：实验资料记载：体系压强过大体系
5、压强过大1 1、生产设备、生产设备要求耐压力大，要求耐压力大，材料需求过高，材料需求过高，影响综合经济影响综合经济效益；效益；2 2、高压下氢、高压下氢气小分子能穿气小分子能穿透容器壁外溢。透容器壁外溢。体系压强体系压强（MPaMPa）0.60.50.40.30.20.1NHNH3 3% %20 40 60 80 100 一定温度下，压强增大时一定温度下，压强增大时氨的平衡含量是否一定显著变化？氨的平衡含量是否一定显著变化？ - -目前，我国合成氨目前，我国合成氨工中，采用的压强：工中，采用的压强：20MPa-50MPa不同条件下平衡混合气中氨的含量不同条件下平衡混合气中氨的含量( (体积分数
6、体积分数) ) ( (原料其中原料其中N N2 2和和H H2 2的体积比是的体积比是1:3 )1:3 )压压强强氨氨含含量量温温 度度H2、N2合成合成氨气氨气造气造气水煤水煤气法气法制取制取H2净化净化反应反应需需H2N2分离液分离液态氨态氨多余多余N2、H2循环使用循环使用现代合成氨工业主要流程现代合成氨工业主要流程此流程图还体现了哪些提高氨气产量的措施？此流程图还体现了哪些提高氨气产量的措施？（1 1）必须除去原料气中）必须除去原料气中COCO的原因是什么？的原因是什么？（2 2）醋酸二氨合铜（）醋酸二氨合铜（）吸收）吸收COCO的适宜条件是什么？的适宜条件是什么？（3 3）吸收）吸收
7、COCO后的醋酸铜氨液，经过适当处理又可再生，后的醋酸铜氨液，经过适当处理又可再生，恢复其吸收恢复其吸收COCO的能力以循环使用，醋酸铜氨液再生的的能力以循环使用，醋酸铜氨液再生的适宜条件是什么？适宜条件是什么？请分析下列问题：请分析下列问题：即时反馈即时反馈2、Fenton法常用于处理含难降解有机物的工业废水，通常是在法常用于处理含难降解有机物的工业废水，通常是在调节好调节好PH和浓度的废水中加入和浓度的废水中加入H2O2，所产生的羟基自由基能氧，所产生的羟基自由基能氧化降解污染物。现运用该方法降解有机污染物化降解污染物。现运用该方法降解有机污染物p-CP，探究有关，探究有关因素对该降解反应
8、速率的影响。因素对该降解反应速率的影响。实验设计实验设计控制控制p-CP的初始浓度相同，恒定实验温度在的初始浓度相同，恒定实验温度在298K或或313K（其余实验条件见下表），设计如下对比试验。（其余实验条件见下表），设计如下对比试验。（1）请完成以下实验设计表（表中不要留空格）。）请完成以下实验设计表（表中不要留空格）。实验实验编号编号实验目的实验目的T/KPHc/10-3molL-1H2O2Fe2+为以下实验作参为以下实验作参考考 298 3 6.0 0.30探究温度对降解探究温度对降解反应速率的影响反应速率的影响 298 10 6.0 0.30 31336.00.30探究探究PH对降解对
9、降解反应速率的影响反应速率的影响数据处理数据处理实验测得实验测得p-CP的浓度随时间变化的关系如右上图。的浓度随时间变化的关系如右上图。（2）请根据右上图实验）请根据右上图实验曲线，计算降解反应在曲线，计算降解反应在50150s内的内的 反应速率：反应速率： （p-CP）= molL-1s-1解释与结论解释与结论（3）实验）实验、表明温度升高，降解反应速率增大。但温度过表明温度升高，降解反应速率增大。但温度过高时反而导致降解反应速率减小，请从高时反而导致降解反应速率减小，请从Fenton法所用试剂法所用试剂H2O2的角度分析原因：的角度分析原因： 。（4）实验）实验得出的结论是：得出的结论是：
10、PH等于等于10时，时， 。思考与交流思考与交流（5）实验时需在不同时间从反应器中取样，并使所取样品中的）实验时需在不同时间从反应器中取样，并使所取样品中的反应立即停止下来。根据上图中的信息，给出一种迅速停止反反应立即停止下来。根据上图中的信息，给出一种迅速停止反应的方法：应的方法： 810-6H2O2高温条件下易分解高温条件下易分解取样后加入取样后加入NaOH溶液中，调节溶液中，调节PH约为约为10，反应可以迅速停止反应可以迅速停止反应速率趋近于反应速率趋近于0请回答下列问题（均不考虑温度变化对催化剂请回答下列问题（均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响）：催化效率的影响）：（1）在上述条件
11、下反应能够自发进行，）在上述条件下反应能够自发进行， 则反应的则反应的 0（填写（填写“”、“”、“=”）（2）前）前2s内的平均反应速率内的平均反应速率 v(N2)=_。（3）在该温度下，反应的平衡常数）在该温度下，反应的平衡常数K= 。（4）假设在密闭容器中发生上述反应，达到平衡时）假设在密闭容器中发生上述反应，达到平衡时下列措施能提高下列措施能提高NO转化率的是转化率的是 。A选用更有效的催化剂选用更有效的催化剂 B升高反应体系的温度升高反应体系的温度C降低反应体系的温度降低反应体系的温度 D缩小容器的体积缩小容器的体积1.8810-6mol/Ls5000B C实验实验 编号编号T/NO起始浓度起始浓度/mol/LCO起始浓度起始浓度/mol/L催化剂的表面积催化剂的表面积/m 2/g2801.20 01010-3-35.801010-3-382124350124请在上表格中填入剩余的实验条件数据。请在上表格中填入剩余的实验条件数据。2801.20 01010-3-35.801010-3-35.801010-3-31.20 01010-3-30tC(NO2)
