2018-2019学年鲁科版选修4 第二单元第四节 化学反应条件的优化——工业合成氨 学案(1)
2018-2019学年鲁科版选修4 第二单元第四节 化学反应条件的优化——工业合成氨 学案(1)第2页

反应条件 对化学反应速率的影响 对平衡混合物中氨的含量的影响 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,对设备制造的材料性能、技术等的要求也高,加大生产成本。工业上一般采用的有低压(1×107 Pa)、中压(2×107~3×107 Pa)和高压(8.5×107~1×108 Pa) 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,合成氨时温度要适宜。工业上一般采用700 K左右的温度,在这个温度时,铁触媒的活性也最大 提高原料气的分压 有利于增大化学反应速率 氮气和氢气的分压比约为1∶3时,平衡转化率最高 根据反应速率与参加反应的物质的浓度关系式分析,提高氢气的压强似乎更有利于提高合成氨的化学反应速率。但是,由于氮气在催化剂上的吸附为总反应中最难发生的步骤,实验表明,氮气和氢气分压比为1∶2.8时更能促进合成氨反应的进行 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 3.合成氨工业生产流程

  

(1)原料气的制取

  N2:将空气液化、蒸发分离出N2或者将空气中的O2与碳作用生成CO2,除去CO2后得N2。

  H2:用水和燃料(煤、焦炭、石油、天然气等)在高温下制取。用天然气和水制H2的主要反应为:

  CH4+H2O(g)\s\up7(高温(高温)CO+3H2 CO+H2O(g)\s\up7(催化剂(催化剂)CO2+H2

(2)制得的N2、H2需净化、除杂质,再用压缩机压缩至高压。

(3)氨的合成:在适宜的条件下,在合成塔中进行。

(4)氨的分离:经冷凝使氨液化,将氨分离出来,提高原料的利用率,并将没有完全反应的N2和H2循环送入合成塔,使其被充分利用。

知识点一、合成氨适宜条件的选择

【例1】(双选)下列有关合成氨工业的叙述,不能用平衡移动原理来解释的是(  )

A.使用铁触媒有利于合成氨的反应