高中化學 第二冊 第六章 揭示化學反應速率和平衡之謎 6.3 化工生產能否做到又快又多課件 滬科版

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1、課題課題將游離態(tài)的氮轉化為化合態(tài)的氨在工業(yè)將游離態(tài)的氮轉化為化合態(tài)的氨在工業(yè)上有較大的價值。上有較大的價值。N2NH3醫(yī)藥醫(yī)藥炸藥炸藥染料染料化肥化肥如果你是一個合成氨工廠的廠長，如果你是一個合成氨工廠的廠長，對工業(yè)生產你主要考慮哪些問題？對工業(yè)生產你主要考慮哪些問題？主要：主要：經濟效益與社會效益經濟效益與社會效益基本要求基本要求： a、反應快、反應快 b、原料利用率高、原料利用率高,生成物多生成物多 c、單位時間內產量高、單位時間內產量高二、合成氨適宜的條件二、合成氨適宜的條件（理論分析）（理論分析）討論：討論：請同學們寫出合成氨的化學請同學們寫出合成氨的化學反應方程反應方程 式，并討論說

2、明這個反應式，并討論說明這個反應方程式有什么特點？方程式有什么特點？特點：特點：a、可逆反應、可逆反應b、正反應放熱、正反應放熱c、正反應是氣體體積減小的反應。、正反應是氣體體積減小的反應。N2+3H2 2NH3 （正反應放熱）（正反應放熱）分析合成氨適宜的條件分析合成氨適宜的條件（理論分析）（理論分析）增大反應物濃度，升高反應溫度，增大壓強，增大反應物濃度，升高反應溫度，增大壓強，使用催化劑使用催化劑有利化學反應速率角度：有利化學反應速率角度：有利化學反應平衡角度：有利化學反應平衡角度：增大反應物濃度，降低反應溫度，增大壓強增大反應物濃度，降低反應溫度，增大壓強可見，增大反應物濃度，增大壓強

3、，使用可見，增大反應物濃度，增大壓強，使用適宜的催化劑對反應有利。適宜的催化劑對反應有利。+N23H2NH32（正反應放熱）（正反應放熱）高溫高溫 高壓高壓催化劑催化劑1.工業(yè)上合成氨的適宜條件工業(yè)上合成氨的適宜條件（實際應用）（實際應用）壓強：壓強：21075 107Pa溫度：溫度： 500 左右左右催化劑：鐵觸媒做催化劑催化劑：鐵觸媒做催化劑閱讀教材（閱讀教材（58-59頁）頁）工業(yè)上對合成工業(yè)上對合成氨的適宜條件是怎樣選擇的？氨的適宜條件是怎樣選擇的？回答下列問題：回答下列問題：1、合成氨生產時，為什么不采用盡可能高的壓強？通、合成氨生產時，為什么不采用盡可能高的壓強？通常采用常采用21

4、075 107Pa 的壓強？的壓強？2、實際生產中，為什么溫度不能太高而采用適當高溫、實際生產中，為什么溫度不能太高而采用適當高溫（ 500 ）？）？3、在高溫高壓下，為什么還要使用催化劑？、在高溫高壓下，為什么還要使用催化劑？4、你認為合成氨中，氮氣和氫氣的體積比為多少、你認為合成氨中，氮氣和氫氣的體積比為多少最佳最佳，為什么？為什么？選擇適宜條件選擇適宜條件:(速率較快速率較快,轉化率適中催化劑活性最大轉化率適中催化劑活性最大)溫度溫度: 500 C0壓強壓強: 210 510 Pa（200500atm）77(有利于氨的合成有利于氨的合成,對動力、材料強度、對動力、材料強度、設備制造要求適

5、中設備制造要求適中)催化劑：鐵觸媒催化劑：鐵觸媒(以鐵為主體的多成分催化劑以鐵為主體的多成分催化劑) 使反應物在較低溫度下較快的進行反應。使反應物在較低溫度下較快的進行反應。濃度：將生成的氨及時從混合氣中分離出來，濃度：將生成的氨及時從混合氣中分離出來， 且向循環(huán)氣中不斷補充且向循環(huán)氣中不斷補充 N2、H2（1:3)。二、合成氨工業(yè)簡述：二、合成氨工業(yè)簡述：1、主要流程：、主要流程：原料氣制取原料氣制取 凈化凈化 壓縮壓縮 合成合成 分離分離 液氨液氨2、原料氣制?。涸蠚庵迫。嚎諝饪諝鈮嚎s壓縮碳碳液態(tài)空氣液態(tài)空氣 N2(先逸出先逸出) 物理方法物理方法蒸發(fā)蒸發(fā)CO2(+N2) N2 化學方法

6、化學方法 分離出分離出CO2制氮氣制氮氣:制氫氣制氫氣:水蒸氣水蒸氣 CO+H2 CO2+H2 H2 熾熱碳熾熱碳H2O(氣氣)分離出分離出CO2 C(S)+H2O(g) CO(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)合成氨的工業(yè)流程演示N2、H2混合氣N2、H2混合氣N2、H2混合氣液氨N2、H2、液氨、混合物合成塔氨分離器NH3N2、H2流程演示化學原理課堂練習復習小結：復習小結：工業(yè)制硫酸可以用幾個工業(yè)制硫酸可以用幾個“三三”來表來表示示三原料：三原料：三方程：三方程：三設備：三設備：三凈化：三凈化：三原理：三原理：黃鐵礦（硫鐵礦）、空氣、黃鐵礦（硫鐵礦）、空氣

7、、98.3%的濃硫酸。的濃硫酸。略沸騰爐、接觸室、吸收塔。沸騰爐、接觸室、吸收塔。洗滌、除塵、干燥。洗滌、除塵、干燥。平衡移動原理平衡移動原理熱交換原理熱交換原理逆流原理逆流原理硫酸工業(yè)生產流程動畫 硫酸的工業(yè)生產沸沸 騰騰 爐爐接接 觸觸 室室吸吸 收收 塔塔凈凈化化冷冷 卻卻 空氣空氣尾尾氣氣沸騰爐照片空氣空氣 爐氣爐氣思考：思考：從沸騰爐出從沸騰爐出來的氣體來的氣體 SO2是否純是否純凈？如果不凈？如果不純凈，如何純凈，如何除雜和凈化除雜和凈化？礦渣接觸室接接 觸觸 室室照片適宜條件的選擇：催化劑：五氧化二礬（V2O5）溫度：400至500攝氏度壓強：常壓 N2吸收塔吸吸 收收 塔塔思考

8、：思考：為何不用是水或稀硫酸來做吸收劑？凈化后的原料氣體冷SO2,空氣SO2,SO3空氣到吸收塔凈化后的原料氣體熱返回返回催化劑催化劑化學最前沿化學最前沿合成氨新法合成氨新法電合成電合成 最新，兩位希臘化學家，位于 Thessaloniki 的阿里斯多德大學的 George Marnellos 和 Michael Stoukides，發(fā)明了一種合成氨的新方法。 在常壓下，令氫與用氦稀釋的氮分別通入一加熱到 570oC 的以鍶-鈰-釔-鈣-鈦礦多孔陶瓷（SCY）為固體電解質的電解池中，用覆蓋在固體電解質內外表面的多孔 鈀多晶薄膜的催化，轉化為氨，轉化率達到78%；對比：幾近一個世紀的哈伯法合成氨工藝通常轉化率為10-30%！ 1918年諾貝爾化學獎授予德國化學家哈伯年諾貝爾化學獎授予德國化學家哈伯 作業(yè)：P81-83精練6.3