（苏教版化学选修2）2.1《氨的合成》ppt课件（44页）

（苏教版化学选修2）2.1《氨的合成》ppt课件（44页）内容摘要：

1、自主探究 精要解读第一单元 氨的合成1 2生成 示 可逆反应，即 主探究 精要解读2 影响化学反应速率和化学平衡移动的因素。 提示 (1)影响化学反应速率的因素 浓度 温度 压强 催化剂(2)影响化学平衡移动的因素 浓度 压强 温度3 从合成氨的经济效益考虑如何选择恰当的条件。 提示 要提高合成氨经济效益 ， 一要考虑反应快慢二要考虑 2的转化率 ， 所以合适的条件为温度为 500700 ， 选择中压 、 适宜的催化剂 ， 2的投料比为1 生成的 自主探究 精要解读1 了解合成氨的主要原理 、 原料 、 重要设备 、 流程和意义 ， 知道催化剂的研制对促进化工发展的重大意义 ， 认识实际化工生 2、产技术问题的复杂性 ， 增强技术意识。 2 从合成氨工业流程与技术出发了解化学在工农业生产中的具体应用 ， 认识化学学科发展对化工生产技术进步的促进作用 ， 认识化学工业在国民经济发展中的地位。 自主探究 精要解读1. 合成氨反应的特点 合成氨是 20 世纪初德国人 发明的。 实际生产在 、 和 条件下进行： g) 3g) 500 催化剂、高压2N g) H 92.4 k J m ，这一可逆反应的特点是正反应为气体体积 的 反应。 哈伯高压 适宜温度 催化剂减小放热自主探究 精要解读2 合成氨反应条件的选择在合成氨生产中要综合考虑 、 、 与 来确定反应的条件。 目前 ， 工业上用 作催化剂 ， 3、 在 450 左右用氮 、 氢混合气体进行氨的合成 ， 得到的平衡混合物中 ， 氨的含量约为 20%。 反应速率 催化剂工作温度反应物转化率 反应装置材料 生产技术水平铁触媒 20 50自主探究 )制备原料气：合成氨的生产首先需要合成。 原料气由体积比约为 1 3的 和 组成。 (2)反应前原料气的处理：把原料气 、 后送到合成塔。 (3)合成反应：在一定条件下发生合成反应 ， 就可以得到含有一定质量分数 的平衡混合气。 (4)反应后平衡混合气体的处理：从合成塔里排出的平衡混合气体中分离出氨气后 ， 把未反应的 送回合成塔循环利用。 原料气氮气 氢气加压 预热氨气氮、氢原料气自主探究 精要解读 4、2 合成塔的构造特点原料气从 进入 ， 向上流经 的环隙 ， 至顶端后再进入。 折流向下的气体穿过 的管间 ， 被加热到 400 左右进入第一层催化剂 ， 经反应后温度上升到 左右。 在第一 、 二层间 ， 反应气与冷的混合后进入第二层催化剂 ， 以此类推 ， 最后的气体从排出 ， 折流向上穿过中心管 ， 再经 的管内换热后自 塔顶 排出塔外。 外筒热交换器 热交换器500 原料气第四层催化剂底部热交换器塔底自主探究 精要解读为什么氮气氢气的混合气体送入合成塔前要压缩。 提示 提高反应物的浓度 ， 能加快化学反应速率 ， 有利于氨的合成。 合成氨是一个可逆反应 ， 从原料的利用率角度考虑 5、， 未反应 2如何处理。 提示 循环使用【 慎思 1】【 慎思 2】自主探究 精要解读什么是固氮。 常见的固氮方式有哪些。 提示 将空气中的游离态的 固氮 ” ， 固氮方式有：生物固氮 、 自然固氮 、 化学固氮 、 人工模拟生物固氮。 为什么 2的投料之比为 1 3?提示 尽管 2按 1 3反应但是为了提高价格较高的 可适当增加 故选择 1 料 2在进合成塔前为什么净化。 提示 防止催化剂中毒。 【 慎思 3】【 慎思 4】【 慎思 5】自主探究 精要解读1 合成氨反应的特点 合成氨反应是一个可逆反应： g) 3g) 高温、高压催化剂2N g)。 已知： 298 K 时， H k J m 6、o l 1， S K 1 m 1。 请你根据正反应的焓变和熵变分析 298 K 下合成氨反应能否自发进行。 H T S 92.4 k J m 1 298 K ( 10 3k J K 1 m 1) 62.7 k J m 1 0 自主探究 精要解读常温下 ， 合成氨反应能自发进行 ， 所以合成氨的反应特点： 所有的反应物和生成物都是气态 ， 且该反应为可逆反应； 气体的物质的量减少的熵减反应； 该反应的正反应是放热反应。 自主探究 精要解读2 合成氨反应原理的实验研究实验方法在一干燥的硬质试管中放入适量铁丝绒 ， 按照右图连接好实验装置。 加热试管中的铁丝绒至红热后 ， 用注射器抽取 200 将 7、混合气体通入试管 ， 并将湿润的 观察试纸的变化。 合成氨的实验装置自主探究 精要解读实验现象导管口处的湿润的 实验结论在铁丝绒和加热的条件下 ， 氮气与氢气反应生成了氨。 自主探究 精要解读3 合成氨最佳条件反应条件对化学反应速率的影响对平衡混合物中氨含量 (体积分数 )的影响合成氨条件的选择增大压强有利于增大化学反应速率有利于提高平衡混合物中氨的含量增大压强，有利于氨的合成，但需要的动力大，对材料、设备等要求也高，因此，工业上一般采用 2050 要解读续表升高温度有利于增大化学反应速率不利于提高平衡混合物中氨的含量升高温度，化学反应速率增大，但不利于提高平衡混合物中氨的含量，因此，合成氨时 8、温度要适宜，工业上一般采用 400 500 左右的温度，在这个温度时，铁触媒的活性也最大使用催化剂有利于增大化学反应速率没有影响工业上一般采用铁触媒，使反应能在较低温度下较快地进行自主探究 精要解读【例 1 】 化学反应 N 2 ( g) 3H 2 ( g) 2N H 3 ( g) 的正反应是放热反应，在一定的条件下达到了化学平衡。 要再提高化学反应速率并使化学平衡向逆反应方向移动，下列措施中最合适的是 ( )。 A 施加负催化剂并加压 B 施加正催化剂并加压 C 施加正催化剂并加热 D 加热并加压 自主探究 精要解读解析 催化剂只能改变化学反应速率，不能改变化学平衡，正催化剂能提高化学反应速 9、率，负催化剂能降低化学反应速率。 N 2 ( g) 3H 2 ( g) 2N H 3 ( g) 的正反应既是放热反应又是气体总体积缩小的反应，加热能提高化学反应速率并使化学平衡向逆反应方向移动；加压能提高化学反应速率并使化学平衡向正反应方向移动。 答案 C 影响化学平衡和反应速率的因素在合成氨中的综合应用。 自主探究 精要解读在合成氨工业中 ， 采用下列哪些措施可以提高原料气的转化率 ( )。 使用催化剂 采用 500 左右的高温 采用 1 1073 107 不断将氨分离出来A B C D 解析 根据合成氨反应的特点 ， 要提高原料的利用率 ， 应尽量使化学平衡向生成 应为高压 、 降低温度 10、并减少 故 合理。 答案 C【 体验 1】自主探究 精要解读1 造气 原料气中的氮气来自于空气，而氢气来自于含氢的天然气、煤、炼油产品。 以天然气为原料时，反应可简单表示为 H 2 O(g) = =高温 3H 2 ， H 2 O(g) = =高温 H 2。 自主探究 精要解读2 原料气的净化(1)对原料气净化的原因：在制取原料气的过程中 ， 常混有一些杂质 ， 其中的某些杂质会使合成氨所用的催化剂 “ 中毒 ” ， 所以必须除去 ， 这一过程称为原料气的净化。 (2) 吸收 用 稀 氨 水 吸 收 质 ： 2O =要解读(3) 除去 制造原料气过程中产生的 须变成 业生产中在催化剂 ( 如 ) 11、 作用下，一氧化碳可以与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气： g) = =催化剂高温成的二氧化碳，常采用 = =2K (4) 精制原料气：原料气通过用醋酸、铜和氨配 酸制成的溶液来吸收 少量有害气体，进行精制处理。 自主探究 精要解读3 氨的合成与分离净化后的原料气经过压缩机压缩至高压 ， 进入氨合成塔 ， 氮气与氢气在高温 、 高压和催化剂作用下合成氨。 从合成塔出来的混合气体 ， 通常约含 20%(体积分数 )的氨。 为了使氨从没有起反应的氮气和氢气里分离出来 ， 要把混合气体通过冷凝器使氨液化 ， 然后在气体分离器里把液态氨分离出来导入液氨贮罐。 由气体分离器出来的气体 ， 经过循环压缩 12、机 ， 再送到合成塔中进行反应。 自主探究 精要解读氨在国民经济中占有重要的地位。 现在约有 80%的氨用来制造化肥 ， 其余的用作生产其他化工产品的原料。 例如 ， 农业上使用的氮肥如尿素 、 硝酸铵 、 硫酸铵 、 氯化铵 、 氨水以及各种含氮混合肥料和复合肥料 ， 都是以氨为原料制成的；氨氧化法制硝酸是工业上制硝酸的主要方法。 (1)对于合成氨的反应来说 ， 使用催化剂和施以高压 ， 下列叙述中正确的是 ( )。 【 例 2】自主探究 精要解读A 都能提高反应速率 ， 都对化学平衡状态无影响B 都对化学平衡状态有影响 ， 都不影响达到平衡状态所用的时间C 都能缩短达到平衡状态所用时间 13、， 只有压强对化学平衡状态有影响D 催化剂能缩短反应达到平衡状态所用时间 ， 而压强无此作用自主探究 精要解读(2)综合考虑各种因素 ， 在实际生产中 ， 合成氨一般选择以_ 为 主 的 催 化 剂 ， 压 强 在 _ 之间 ， 温度_。 (3)要实现合成氨的工业化生产 ， 首先要解决氢气和氮气的来源问题。 氢气的制取可有以下几条途径： 电解水制取氢气 ， 由煤或焦炭来制取氢气 ， 由天然气或重油制取氢气。 你认为哪种方法是最佳选择。 _(填序号 )， 其反应的化学方程式为 _。 自主探究 精要解读(4)下面是合成氨的简要流程示意图：沿 )。 A 2 B 催化剂C 要解读(5)硝酸厂的尾气中含有 为了防止污染大气可以用烧碱溶液吸收从吸收塔中放出的尾气 ， 发生的反应如下： 2=22= 也能发生类似的反应 ， 且放出 试写出用纯碱溶液吸。