高中化学 1_2 氨的工业合成课件 鲁科版选修2..ppt

《高中化学 1_2 氨的工业合成课件 鲁科版选修2..ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学 1_2 氨的工业合成课件 鲁科版选修2..ppt（28页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、拳 壬 阎 腰 垦 庸 慌 蛛 锣 腹 楷 才 锥 价 斗 向 头 挛 瑟 豹 胀 沽 钠 搀 卡 银 糕 瘴 捕 仑 旱 携 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 目标导航预习导引 1.理解如何应用化学反应速率和化学平衡移动原理,选择合成氨 的适宜条件。 2.了解合成氨生产的主要原理、原料、重要设备、流程和意义 。 3.了解催化剂的研制对促进化学工业发展的重大意义。 4.了解工业合成氨与环境的关系,知道合成氨工业“三废”处理的 基本方法。 挞 磨 胀 德 色 荐

2、渝 易 肥 供 抉 圣 见 廊 墒 彦 施 认 尧 征 招 极 竣 壤 掘 理 奏 向 疚 忘 蹭 滩 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 目标导航预习导引一二 一、探索合成氨的最佳条件 1.合成氨反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H=-92 kJmol-1。该反应的特点是可逆反应、气体分子数减小、 反应放热。 2.从化学反应速率的角度看,加压、升温都可以使合成氨的化学 反应速率增大。 3.从化学平衡的角度看,反应达平衡时平衡混合气中氨

3、的含量随 着温度的升高而降低,随压强的增大而提高。这说明温度、压强对 这一反应的化学平衡有影响:加压使平衡右移,升温使平衡左移。 鹤 闺 茨 贪 目 凋 朴 驶 鲸 碴 保 晰 肩 灯 蝴 业 汐 鸯 雾 过 陡 嫁 器 碱 刑 赛 束 抖 屑 寐 壕 釉 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 目标导航预习导引一二 4.在实际生产中,我国合成氨厂一般选用的压强在2050 MPa之 间。合成氨反应如果采用较低温度,虽然有利于增大平衡混合气中 氨的含量,但温度过低,反应

4、速率太小,要很长时间才能使反应达到 平衡状态,这对生产十分不利。加入催化剂是为了加快反应速率, 然而催化剂需要在一定的温度范围内才能表现出良好的催化活性 。目前,合成氨工业普遍使用的催化剂铁触媒在500 左右活性最 大。 瞒 彩 笋 恼 舀 汝 桐 科 两 庆 爵 乞 众 姿 襟 婉 捐 皋 羊 蝶 芝 醋 寄 腻 渊 扎 桐 分 境 猫 樱 裹 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 目标导航预习导引一二 感悟思考 1.合成氮的模拟实验: 在一干燥的硬质试管中放入适

5、量铁丝绒,按照如图所示连接好实 验装置。加热试管中的铁丝绒至红热后,用注射器抽取20 mL干燥 氮气和60 mL干燥氢气,将混合气体通入试管,并将湿润的pH试纸置 于导管口处,观察试纸的变化。 合成氨的实验装置 界 咙 渝 抛 钝 丫 吸 胖 锤 聘 株 垂 栖 晦 茎 厨 挟 怪 忠 殉 爬 汐 贵 心 树 舟 慢 爸 莎 拦 刘 腑 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 目标导航预习导引一二 (1)pH试纸有什么变化? (2)铁丝绒的作用是什么? (3)写出反应

6、的方程式。 提示：(1)pH试纸变蓝。(2)催化作用。(3)N2+3H2 2NH3。 坯 泌 忘 茸 烂 誊 啊 贬 痒 兹 菜 嘛 颠 针 底 屋 摧 瓶 坎 舌 计 俯 荒 欺 典 裂 澡 博 罗 莽 表 吗 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 目标导航一二预习导引 二、合成氨原料气的来源及利用 1.合成氨原料为N2、H2,空气中有充足的N2,故合成氨原料来源的 关键是获得大量廉价的H2。 2.氢气的制取途径。 (1)电解水制取氢气。 (2)由煤或焦炭来制取氢

7、气。 煤或焦炭经加热,炽热的炭与水蒸气反应生成氢气:C+H2O CO+H2。 圈 穆 零 架 痪 掂 鼓 畦 淳 是 蹈 兔 俏 义 讨 上 彰 玫 掖 飞 离 关 饶 穴 充 皱 顶 寺 籍 晰 阎 珍 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 目标导航一二预习导引 (3)由天然气或重油制取氢气。 天然气的主要成分CH4,在高温、催化剂的作用下与水蒸气反应 生成氢气和一氧化碳:CH4+H2O CO+3H2。由煤或焦炭、天然 气制氢气的过程中产生的一氧化碳,在催化剂存在

8、的条件下与水蒸 气反应生成氢气和二氧化碳:CO+H2O CO2+H2。 3.在实际生产中采用了循环操作,先通过冷凝把NH3从合成塔出 来的混合气中分离出来,余下未反应的N2、H2的混合气用循环压缩 机重新送入合成塔进行反应,同时不断地补充新鲜的原料气,这样 氨的合成就形成了一个循环流程,使氮气和氢气得到充分利用。 溯 万 恿 吁 捶 卓 隘 痛 呻 绳 酋 紧 虱 愉 练 丘 已 渣 牲 风 效 洒 甭 桨 空 激 争 搓 拣 歌 卤 卖 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版

9、选 修 2 目标导航一二预习导引 感悟思考 2.在合成氨生产中要把生成的氨及时从混合气体中分离出来,并 且不断地向循环气中补充氮气、氢气,这是为什么? 提示：提高原料利用率。 莎 孟 洪 七 若 兑 蝗 芽 襄 俭 照 曾 垃 熟 稳 惠 蠕 货 绎 咱 踪 沥 呜 皿 罪 皱 易 吱 乖 抄 磋 硬 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二典例导航即时演练即时检测 要点一 合成氨适宜条件的探索 问题导思 合成氨反应的特点是什么? 工业上合成氨从反应速率和

10、化学平衡的角度考虑各有哪些要 求? 提示：可逆反应、反应放热、气体分子数目减小。从反应 速率角度要求高压、高温,从化学平衡角度要求高压、低温。 茄 罩 碟 聋 秀 蛹 凋 俄 呻 恤 抡 息 纬 士 完 亩 头 粮 树 庭 窿 辕 诉 置 炕 木 帧 踏 亡 喧 画 袱 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二典例导航即时演练即时检测 1.选择适宜生产条件的一般原则。 (1)对任一可逆反应,增大某种反应物浓度,能提高反应速率和另 一种反应物的转化率。故生产

11、中常使廉价易得的原料适当过量,以 提高另一原料的利用率,如氮气与氢气的配比为1.073。 (2)对气体分子数减少的反应,增大压强,使平衡向生成物的方向 移动。但压强太大,动力消耗、设备要求、成本增高,故必须综合 考虑。 (3)对放热反应,升温能提高反应速率,但转化率降低;若温度太低, 反应速率又太慢,故需使用适当的温度。 对吸热反应,升温能加快反应速率,又能提高原料转化率,但要避 免反应物或生成物的过热分解。 (4)使用催化剂可大大提高反应速率且不影响化学平衡,但使用时 必须注意其活性温度范围,且防止催化剂“中毒”,延长使用寿命。 忿 启 瘤 躲 茬 绿 奢 吉 够 蕴 淮 烘 那 盆 措 谓

12、 昔 芝 揣 障 措 捍 殴 卡 氢 獭 歌 吸 卷 劲 科 呛 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二典例导航即时演练即时检测 2.合成氨的适宜条件。 庄 髓 撕 装 缴 轿 支 饭 笆 度 崇 尝 叠 始 跳 村 俘 改 栖 谰 逃 书 梁 敖 全 佐 贡 犯 侧 舍 氢 氯 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要

13、点二典例导航即时演练即时检测 稼 稽 翼 似 瘪 淘 晨 邱 琢 素 毡 茫 消 剪 奏 挞 卜 马 驻 领 蕾 用 螺 剁 抽 潭 绑 卯 垂 孵 捻 靠 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二典例导航即时演练即时检测 【例1】 对3H2+N2 2NH3(正反应为放热的反应)的平衡体系, 下列说法正确的是( ) A.在容积、温度不变时,充入Ne,压强增大,平衡向正反应方向移 动 B.升高温度,v(正)、v(逆)都增大,增大的程度是v(逆)v(正),平衡

14、 向逆反应方向移动。当反应物有A、B两种物质时,增大A的量,B的 转化率增大,A的转化率减小。 答案：D 碘 灭 议 淫 泽 防 画 漂 险 隙 跋 妆 尉 体 以 毁 钢 归 犊 涌 蚤 辑 坍 引 蹋 代 鞍 驾 私 痴 箔 衬 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二典例导航即时演练即时检测 1.已处于平衡的3H2+N2 2NH3(正反应为放热反应)的反应,如 右图所示的反应速率与反应时间的关系。虚线左边是原平衡,虚线 右边是改变反应条件后达到的新平

15、衡,所改变的条件是( ) A.增大压强 B.降低温度 C.分离出氨 D.增大N2物质的量 侵 典 躁 巴 颂 挤 夫 泌 落 帮 晾 扦 棺 绸 箍 宏 锁 努 爱 厨 败 辉 药 骂 型 戳 锤 崭 砖 每 坍 沽 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二典例导航即时演练即时检测 解析：据题图可知,新平衡时的反应速率比原来平衡时的反应速 率下降,则可能是减小组分浓度、降低温度或减小压强。A、D选 项的反应速率比原平衡时大,可排除。若降温,v(正)、v(逆

16、)都应比 原平衡时的反应速率小,都应在v(正)=v(逆)线段下方开始变化,B项 亦可排除。分离出氨,瞬时反应物浓度未变化,v(正)只能在原平衡v( 正)=v(逆)的线段处逐渐减小。 答案：C 敢 殴 铰 蔷 嫂 徐 菠 矾 锤 辫 个 噬 缀 调 淑 贵 盔 娇 懦 奶 与 蹋 镰 氟 钥 杆 次 唇 耀 氦 膏 婶 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二典例导航即时演练即时检测 要点二 原料气的制备与NH3的合成 问题导思 合成氨中原料气为什么需要净化

17、? 提示：防止催化剂“中毒”。 原料气中氮气与氢气的理论体积比应为多少? 提示：13。 银 拉 损 洒 椭 由 篙 醉 巢 卓 抨 析 校 律 仗 勾 淀 堆 苔 酣 碳 逃 肉 吹 慈 眨 私 建 堆 竭 坎 缀 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二典例导航即时演练即时检测 1.原料气的制备。 (1)氮气的制备。 监 慌 猛 单 征 晒 扯 猾 崭 夹 亩 酿 茅 境 套 艘 蝗 给 冷 洼 货 宠 狮 左 傅 铜 游 为 凳 耘 代 悸 高 中 化

18、 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二典例导航即时演练即时检测 (2)氢气的制备。 2.原料气的净化。 (1)净化原因:原料气中含有的某些杂质会使合成氨所用的催化剂 “中毒”,所以必须除去。 躬 诌 懊 檀 倪 观 佃 镀 成 淄 颜 薯 色 宵 辛 目 清 抛 蠢 责 挠 纱 寒 峙 貉 尖 诸 泥 廉 磅 清 蜡 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁

19、科 版 选 修 2 要点一要点二典例导航即时演练即时检测 (2)净化方法。 吊 比 关 荤 沫 准 允 菩 镀 碳 鳖 捐 格 迭 肌 弘 赐 猜 从 多 乖 娥 训 汀 茄 筒 艾 淳 呕 该 陆 裂 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二典例导航即时演练即时检测 3.氨的合成与分离。 (1)氨的合成:将净化后的原料气加压送进合成塔,在适宜条件下 充分反应制取氨。 (2)从合成塔出来的混合气体,其中氨气占总体积的15%,要把混 合气体通过冷凝器使氨液化

20、,分离出的其他气体,经过循环压缩机, 再送到合成塔中进行反应。 页 匪 看 扣 梗 蚕 恃 札 喘 快 酣 巍 剧 蓄 缄 给 崔 宗 苯 让 船 政 槽 剩 径 豪 攒 宏 帘 耻 恐 凰 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二典例导航即时演练即时检测 【例2】 合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义,下 图是工业合成氨的简要流程示意图。 (导学号52710004) (1)合成氨的原料气往往混有CO2等杂质,在进入合成塔之前需净 化,净化的原因是

21、 。 (2)工业合成氨选择的适宜条件是:以铁为主的催化剂、 、 。 (3)沿X路线进入合成塔的物质是 ,这样设计的意义是 。 鞋 峻 呕 侦 模 水 甸 真 畴 陋 捏 拔 砍 格 羹 衷 邢 儿 惯 猫 凰 恤 斋 兽 沽 炮 闯 争 呆 壤 博 茄 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二典例导航即时演练即时检测 解析：(1)气体中的杂质能使催化剂“中毒”,使催化剂活性降低, 降低催化效率,因此气体要净化。(2)由工业合成氨可知,合成氨的 条件是以铁为

22、主的催化剂、500 左右、2050 MPa,在此条件下, 合成氨的产率、反应速率以及经济效益最佳。(3)合成氨为可逆反 应,分离出氨气后,氮气和氢气需要回收利用,再次将其通入合成塔 中,可以降低成本以及提高原料利用率。 答案：(1)防止催化剂“中毒” (2)500 左右 2050 MPa (3)N2和H2 未反应的氮气和氢气循环进入合成塔,使氮气和氢 气得到充分利用(或提高原料的利用率) 杯 架 渠 萌 寄 效 箔 呕 耪 润 撩 鳞 贫 衙 伯 安 医 秧 息 卜 噎 煎 狂 狱 骄 涎 落 册 蹄 裁 董 蒋 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修

23、2 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二典例导航即时演练即时检测 2.下图是合成氨的简要流程示意图,沿路线回去的物质是( ) A.N2和H2B.催化剂 C.N2D.H2 解析：合成氨反应中NH3的产率较低,从合成塔出来的气体中仍 含有大量N2和H2,经冷凝分离出NH3后的气体经压缩机压缩循环利 用,可以提高原料的利用率。 答案：A 聚 哥 诲 糜 门 熬 层 广 掘 扮 拘 彤 汞 穿 这 充 袭 捐 森 粟 懈 皑 髓 叁 旅 盎 促 向 缨 沫 惹 请 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修

24、 2 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二即时检测 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( ) A.都能提高反应速率,都对化学平衡无影响 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的时间,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的时间,而压强无此作用 答案：C 冀 坯 酵 驳 非 斋 棉 镣 奴 戎 穗 炔 鞠 易 扔 着 识 纹 光 漱 茧 斥 梳 扛 去 切 希 葱 肆 起 韧 绒 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业

25、合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二即时检测 2.一定温度下,向密闭容器中充入1.0 mol N2和3.0 mol H2,反应达到 平衡时,测得NH3的物质的量为0.6 mol。相同温度下,若在该容器中 开始时N2的物质的量为2.0 mol,H2为6.0 mol,则平衡时NH3的物质 的量为( ) (导学号52710005) A.若为定容容器,n(NH3)=1.2 mol B.若为定容容器,n(NH3)1.2 mol 解析：起始量为原来的二倍,若在定压容器中,平衡转化率不变 ,NH3的平衡量为原

26、平衡的二倍;若在定容容器中,等效于二份原平 衡混合气加压,转化率增大,NH3的平衡量大于原平衡的二倍。 答案：C 姥 鹿 鹰 癸 萝 乎 迢 倪 蹿 种 瘴 绍 春 挑 淀 匡 肥 话 宫 局 戌 悲 未 虚 阳 獭 膜 跳 禹 第 搅 溯 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二即时检测 3.合成氨工业的主要反应为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)(正反应为 放热反应),回答下列问题。 (1)原料N2不能用空气代替,而必须用纯N2,这是因为 。

27、H2来自水和焦炭,有关的化学方程式为: 。原料气体必须经过净化的原因是 。 (2)在合成塔中,合成氨要在高温、高压和催化剂的条件下进行,试 分析各反应条件的作用: 温度(500 ) 。 压强(5107 Pa) 。 催化剂(铁触媒) 。 (3)从合成塔里出来的混合气体中含15%的氨。 若N2和H2的转化率相等,则转化率为 。 工业上采用 法将氨分离出来。 喝 坦 陕 窿 古 纬 镣 姻 馒 哺 衬 集 土 喝 族 固 财 粤 迷 滴 洛 苇 盒 萌 盏 登 凰 企 痴 幕 尝 巴 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 1 _ 2 氨

28、的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二即时检测 答案：(1)空气中的O2与H2混合加热会发生爆炸 除去原料气中的杂质,防止催化剂“中毒” (2)催化剂的活性最大,加快反应速率,缩短达到平衡的时间 既加 快反应速率,也能促使平衡向正反应方向移动,提高NH3在平衡混合 物中的百分含量 加快反应速率,缩短达到平衡的时间 (3)26.1% 液化 督 丹 埔 厉 献 厦 瘸 佣 荫 麻 软 焚 窑 郭 榜 朗 图 贮 咎 胰 卸 摄 什 忽 始 恋 哦 伊 从 芬 煌 喻 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 1 _ 2 氨 的 工 业 合 成 课 件 鲁 科 版 选 修 2