高中化学合成氨条件的选择

合成氨条件的选择一、合成氨的适宜条件的选择—化学反应速率和化学平衡知识的运用选择适宜条件的依据、思路和方法：合成氨的反应原理(方程式）：N2+3H22NH3(放热反应)这是一个气体总体积缩小的、放热的可逆反应。请思考这个反应的特点？工业上合成氨，主要要考虑哪些因素？根据化学反应速率的有关知识，思考：————————，——————，————————，都可以使合成氨的化学反应速率增大。增大压强升高温度使用催化剂经济效益和社会效益：速度要快，原料的利用率要高，单位时间的产量要高。另外还要考虑生产中的消耗能源，原料，设备条件等因素。根据化学平衡的知识请思考：要增大平衡体系中氨的含量、增大原料的转化率可以采用哪些方法？增大压强，降低温度，减小生成物的浓度都可以提高原料的转化率。下面请综合以上两方面的因素，并结合实际情况讨论实际生产中对压强、温度、浓度等条件的选择。N2+3H22NH3(放热反应)1、压强怎么选？分析：①合成氨反应是体积缩小的气体反应，增大压强既可以增大反应速率，又能提高平衡混合物中氨的含量，所以理论上压强越大越好。②但是压强越大，对设备的要求高、压缩H2和N2所需要的动力大，因此压强也不宜过高。综合以上两点，实际生产中压强一般选择在20MPa---50MPa之间。2、温度怎么选择？①因为正反应方向是放热的反应，所以降低温度有利于提高平衡混合物中氨的含量。②可是温度越低，反应速率越小，达到平衡所需要的时间越长，因此温度也不宜太低。催化剂要在一定温度下效果最好。综合以上因素，实际生产中温度一般选择在500℃（主要考虑催化剂的活性）左右。3、用不用催化剂？使用催化剂能否提高合成氨的转化率？使用催化剂对反应速率有何影响？实际生产中选用铁为主体的多成分催化剂（铁触媒），它在500℃时活性较高。4、浓度怎么定？H2和N2的比例怎么定？增大反应物的浓度可以增大反应速率，减小生成物的浓度可以使平衡正向移动。因此可以用保持一定的氮、氢浓度，减少氨气的浓度的方法，提高合成氨的效率和产量。实际生产中的处理方法：及时将气态氨冷却液化而分离出去；及时补充氮气和氢气，使其保持一定的浓度。举例：在合成氨工业中，为增加氨气的日产量，在实现此目的的过程中与平衡移动无关的是（A）不断将氨分离出来（B）使用催化剂（C）采用500℃的高温（D）采用20-50Mp的压强二、合成氨工业简介：1、合成氨工业的流程原料气的制取—净化—压缩—合成—分离—液氨N2H2原料气的制取N2：液化空气，蒸发分离出氮气H2：用水和燃料在高温下制取。如：C+H2O（g）CO+H2，CO+H2O（g）CO2+H2思考：1molC能制取多少氢气？2、氨的合成：（1）主要设备：合成塔（2）反应原理：N2+3H22NH3高温高压催化剂三、设想合成氨的发展前景参考：①生物中植物对氮的需求；②生物固氮的原理和条件；③理想的人工固氮条件。练习：合成氨厂通过测定反应前后混合气体的密度来确定氨气的转化率。某工厂测得合成塔中N2、H2的混合气体密度为0.553g/l（标况），从合成塔中出来的混合气体在相同情况下密度为0.693g/l，求该合成氨厂氮气的转化率。