
01 能運用濃度、壓強、溫度和催化劑對化學反應速率、化學平衡的影響規(guī)律,能討論化學反應條件的選擇和優(yōu)化。
02 初步掌握應用化學原理選擇化工生產(chǎn)條件的思想和方法,培養(yǎng)科學態(tài)度與社會責任等方面的學科核心素養(yǎng)。
18世紀末,英國化學家克魯克斯“先天下之憂而憂”,率先發(fā)出為了使子孫后代免于饑餓“向空氣要氮肥”的號召。我國合成氨工業(yè)的發(fā)展是在20世紀30年代開始的,經(jīng)過幾十年的不懈奮斗和發(fā)展,我國已經(jīng)擁有了許多不同流程、不同規(guī)模的合成氨工廠。我國目前擁有了一支能夠進行合成氨生產(chǎn)的科研等方面的研究技術團隊,讓我國已成為世界上最大的合成氨生產(chǎn)國,產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的1/3。合成氨工業(yè)是關系我國國民經(jīng)濟的重要行業(yè),是我國化肥工業(yè)的基礎,也是傳統(tǒng)煤化工的重要組成部分。氨是重要的化工原料,主要用于制造氮肥、硝酸、丁腈橡膠等;氨在冶金、機械加工、電子、造紙等行業(yè)用途廣泛。
合成氨的熱化學方程式為N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH= -92.4 kJ·ml-1
反應為 反應。
正反應是氣體體積 的反應。
?H 0,熵變:?S 0
常溫(298K)下,?H-T?S 0,能自發(fā)進行。
根據(jù)合成氨反應的特點,應如何選擇反應條件,以增大合成氨的反應速率、提高平衡混合物中氨的含量?
理論分析——如何通過選擇反應條件提高平衡混合物中氨的含量?
n(N2):n(H2)≈1:3
實驗驗證理論
①溫度理論分析:低溫可以提高平衡混合物中氨的含量。實驗結果:與理論預期一致
n(N2):n(H2) ≈ 1:3 10 MPa
②壓強理論分析:壓強越大越有利于提高平衡混合 物中氨的含量。實驗結果:與理論預期一致
n(N2):n(H2) ≈ 1:3 400 ℃
合成氨反應為什么慢?
怎樣降低反應的活化能?
如何增大合成氨的化學反應速率?
從化學反應速率與化學平衡考慮,都是壓強越大越好。綜合成本與設備耐壓:10 MPa~30 MPa
②催化劑增大化學反應速率,不改變平衡混合物的組成?,F(xiàn)在常用鐵為主體的多成分催化劑,又稱鐵觸媒,其活性最好的溫度為500 ℃左右。
③溫度低溫可以提高平衡混合物中氨的含量,但低溫會減小化學反應速率。綜合考慮,特別是考慮催化劑的活性: 一般400~500 ℃
工業(yè)生產(chǎn)中選擇適宜生產(chǎn)條件的原則
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