（鲁科版）化学反应原理（选修）化学反应条件的优化化学反应条件的优化 工业合成氨工业合成氨第四节第四节化工生产过程中反应条件的优化反应条件优化的目的：降低生产成本，提高经济效益化学反应限度化学反应速率生产效益生产效率生产设备等投资成本经济效益分析：合成氨的反应特点合成氨反应是一个可逆反应：N2+3H2 2NH3。已知298K时：H= -92.2KJmol-1S= -198.2JK-1mol-1_反应正反应为_ 反应 正反应为气体体积 _ 的反应反应特点可逆放热减小一、合成氨反应的限度(课本P65)交流交流 研讨研讨1.请根据正反应的焓变和熵变分析在298K下合成氨反 应能否自发进行？反应能自发进行合成氨反应是一个可逆反应：N2+3H2 2NH3。已知298K时：H= -92.2KJmol-1S= -198.2JK-1mol-1(课本P65)交流交流 研讨研讨H-TS= - 92.2KJmol-1-298K(-198.2JK-1mol-1) 10-3KJJ-1= -33.1KJmol-102.请同学们根据合成氨反应的特点，利用影响化学平 衡移动的因素，分析什么条件有利于氨的合成？温、 压有利于化学平衡正向移动，N2、H2浓度比为 有利于化学平衡正向移动。高低 1：3合成氨反应是一个可逆反应：N2+3H2 2NH3。已知298K时：H= -92.2KJmol-1S= -198.2JK-1mol-1(课本P65)交流交流 研讨研讨从反应限度的角度分析：合成氨的反应条件1、结合影响反应速率的因素，你认为通过控 制什哪些反应条件来提高合成氨反应的速率？(1)温度：升高温度 (2)压强：增大压强 (3)浓度：增大反应物浓度 (4)催化剂：使用催化剂二、合成氨反应的速率(课本P66)交流交流 研讨研讨2、实验表明，在特定条件下，合成氨反应的 速率与反应的物质的浓度的关系为： =C(N2)C1.5(H2)C-1(NH3)请你根据关系式分析：各物质的浓度对反应速 率有哪些影响？可以采取哪些措施来提高反应 速率？增大N2、H2浓度,将氨及时从混合气中分离出去二、合成氨反应的速率(课本P66)交流交流 研讨研讨3、请你根据下表所给的数据分析催化剂对合 成氨反应速率的影响：催化剂对合成氨反应速率的影响条件Ea /KJmol-1K(催)/K(无)无催化剂3353.41012(700k)使用Fe催化剂167使用催化剂可使合成氨反应的速率提高上 万亿倍。1、根据合成氨反应的特点，应分别采取什么 措施提高反应的平衡转化率和反应速率？请 填写下表生成氨的浓度反应物的浓度催化剂温度压强速率分析平衡分析使NH3生成的快使NH3生成的多外界条件高压高压 低温高温 使用无影响 增大浓度增大浓度 减小浓度三、合成氨的适宜条件减小浓度讨论：讨论：2、既然增大压强既可提高反应速率，又可 提高氨的产量，那么在合成氨工业中压强是 否越大越好？1、既然降低温度有利于平衡向生成氨的方 向移动，那么生产中是否温度越低越好？3、在合成氨工业中要使用催化剂，既然催 化剂对化学平衡的移动没有影响，为什么还 要使用呢？2、请你尝试为合成氨选择适宜条件合成氨适宜条件催化剂_ 温度_根据设备动力选择压强 _N2、H2投料比_及时分离_铁700K左右(催化剂的活性温度)1107 1108Pa1:2.8氨气阅读课本P67-68已知2SO2(g)+O2(g) 2SO3 (g) H0 其实验数据见表(1) 应选用的温度是_。 (2)应采用的压强是_，理由是_ _ _。450 常压因为常压下SO2 的转化率已经很高，若采用较大压强，SO2的转化率 提高很少，但需要的动力更大，对设备的要求更高1、氨的合成反应，生产中采用的适 宜条件是（ ）。 A、低温、高压、适当的催化剂B、高温、常压C、尽可能高温、高压D、适当的温度、适当的高压、适宜 催化剂D练一练：