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1、 1.在新疆与青海交界处有一山谷，人称魔鬼谷。每当在新疆与青海交界处有一山谷，人称魔鬼谷。每当人畜进入后，经常电闪雷鸣，狂风暴雨，把人畜击毙。然人畜进入后，经常电闪雷鸣，狂风暴雨，把人畜击毙。然而谷内却是牧草茂盛，四季常青。请解释原因。而谷内却是牧草茂盛，四季常青。请解释原因。N2+O2 =2NO放电放电2NO+O2 =2NO2 3NO2+H2O =2HNO3+NO雷雨发庄稼雷雨发庄稼神秘的魔鬼谷神秘的魔鬼谷神秘的魔鬼谷神秘的魔鬼谷将游离将游离态氮氮转化化为化合化合态氮的方法叫氮的方法叫氮的固定氮的固定氮的固定氮的固定常常见方法：方法：生物固氮、自然固氮、化学固氮生物固氮、自然固氮、化学固氮
2、第一章第一章 走进化学工业走进化学工业第二节第二节 人工固氮技术人工固氮技术合成氨合成氨新课标人教版高中化学课件系列新课标人教版高中化学课件系列选修选修2 2 化学与技术化学与技术 根据市场调查氨的用途有哪些？根据市场调查氨的用途有哪些？结合氨的组成和性质，根据氧化结合氨的组成和性质，根据氧化还原知识请总工程师团队展示合还原知识请总工程师团队展示合成氨的过程。成氨的过程。N2(g)+3H2(g)2NH3(g)加温高加温高压催化催化剂(放放热)一、合成氨的反应原理一、合成氨的反应原理二、氨合成的基本生二、氨合成的基本生产过程程合成氨的生产主要包括三个步骤：合成氨的生产主要包括三个步骤：造气造气：
3、制备合成氨的原料气体：制备合成氨的原料气体净化：原料气的净化处理净化：原料气的净化处理合成：使原料气进行化学反应合成氨合成：使原料气进行化学反应合成氨原料气原料气的制取的制取净化化合合成成分分离离液氨液氨工业合成氨的工业流程工业合成氨的工业流程ks5u精品课件如何制如何制取取氢气气和氮气和氮气？如何如何净化化氢气气和氮气和氮气？合成的合成的合适条合适条件？件？二、合成氨的基本生产过程二、合成氨的基本生产过程1制备合成氨的原料气制备合成氨的原料气-气体制备团队气体制备团队如何制取如何制取N2,制取制取H2？讨论：假如你是一个工厂的厂长，假如你是一个工厂的厂长，对原料的选择应考虑哪些问题？对原料的
4、选择应考虑哪些问题？思考思考：原料如何选择？原料如何选择？合成氨工业的发展合成氨工业的发展原料气制取：原料气制取：原原料料气气之之一一的的氮氮气气来来自自_，由电解水制氢气，电能消耗大，成本高，不适于制取大量的氢气，早期，主要以焦炭与水为原料生产水煤气以得到氢气，现在，目目前前氢氢气气主主要要通通过过不不同同的的_态态(煤煤和和焦焦炭炭)、_态态(石石油油中中提提炼炼的的石石脑脑油油、重重油油)、_态态(天天然然气气、焦焦炉炉气气)可可燃燃物物为原料制取。为原料制取。空气空气固固液液气气(1)用稀氨水吸收用稀氨水吸收H2S杂质：杂质：_。(2)使使CO变成变成CO2：。(3)除去除去CO2(用
5、用K2CO3吸收吸收)。思考：思考：为什么要什么要对氢气和氮气气和氮气进行行净化化？如何如何净化？化？-净化小组净化小组二、合成氨的基本生产过程二、合成氨的基本生产过程2原料气净化处理原料气净化处理净净化化后后的的原原料料气气经经过过压压缩缩机机压压缩缩至至高高压压，进进入入氨氨合合成成塔塔合合成成和和分分离离。使使氨氨气气和和氢氢气气在在高高温温高高压压和和催催化化剂剂条条件件下下合合成成氨氨，从从合合成成塔塔出出来来的的混混合合气气体体，氨氨气气占占总总体体积积的的_，要要把把混混合合气气体体通通过过冷冷凝凝器器、_，再再导导入入液液氨氨贮贮灌灌。剩剩余余气气体体再再送送回回合合成成塔塔，
6、循循环环利利用用(合合成成氨氨转转化率较低，要采用循环操作）。化率较低，要采用循环操作）。15%分离器分离器二、合成氨的基本生产过程二、合成氨的基本生产过程3将原料气合成氨与分离：将原料气合成氨与分离：讨论2：合成氨的反合成氨的反应有什么特点？有什么特点？讨论4：请同学们根据合成氨的特点，请同学们根据合成氨的特点，从从化学反应速率化学反应速率和和化学平衡化学平衡两个角度来综两个角度来综合分析，合成氨应采取什么反应条件？合分析，合成氨应采取什么反应条件？讨论3：提高速率和提高速率和产率的依据什么？率的依据什么？讨论1：假如你是一个工厂的厂长，假如你是一个工厂的厂长，对工业生产你主要应考虑哪些问题
7、？对工业生产你主要应考虑哪些问题？合成氨的反应合成氨的反应（正反应为（正反应为放热反应）放热反应）分析角度分析角度 反应条件反应条件使合成氨的速率使合成氨的速率快快使平衡混合物中使平衡混合物中氨的含量高氨的含量高浓度度压强压强温度温度催化剂催化剂高高压高高压高温高温低温低温 使用使用不影响不影响增大增大NN2 2、H H2 2的浓的浓度度增大增大NN2 2、H H2 2的浓度，的浓度，减小氨的浓度减小氨的浓度合成氨的反应合成氨的反应正反应为正反应为放热反应放热反应 分析角度分析角度反应条件反应条件使合成氨的速使合成氨的速率快率快使平衡混合物使平衡混合物中氨的含量高中氨的含量高压强压强温度温度催
8、化剂催化剂高高压高高压高温高温低温低温 使用使用不影响不影响一致矛盾【根据【根据资料料交流交流研研讨】研讨的内容研讨的内容 研讨的问题研讨的问题 小组讨论小组讨论1、既然增大、既然增大压强既可提高反既可提高反应速率，又可提高氨的速率，又可提高氨的产量，量，那么在合成氨工那么在合成氨工业中中压强是否是否越大越好？越大越好？压强怎么定？怎么定？2、既然降低温度有利于平衡、既然降低温度有利于平衡向生成氨的方向移向生成氨的方向移动，那么生，那么生产中是否温度越低越好？中是否温度越低越好？3、催化催化剂对化学平衡的移化学平衡的移动 没有影响，没有影响，在合成氨工在合成氨工业中要中要不要不要使用催化使用催
9、化剂，为为什么什么？温度怎么温度怎么选择？要不要催化要不要催化剂？达到平衡时平衡混合物中达到平衡时平衡混合物中NHNH3 3的含量的含量（体积分数）（体积分数）V(N V(N2 2):V(H):V(H2 2)=1:3)=1:3 0.10.1101020203030606010010020020015.315.381.581.586.486.489.989.995.495.498.898.83003002.22.252.052.064.264.271.071.084.284.292.692.64004000.40.425.125.138.238.247.047.065.265.279.879.8
10、5005000.10.110.610.619.119.126.426.442.242.257.557.56006000.050.054.54.59.19.113.813.823.123.131.431.4压强/MPaMPaNHNH3 3含量含量/%温度温度/温温度度升升高高，氨氨的的含含量量降降低低压强增大，氨的含量增大压强增大，氨的含量增大资料料1氢氮比氮比资料料2资料料3反应条件反应条件对化学反应对化学反应速率的影响速率的影响对平衡混合对平衡混合物中氨的含物中氨的含量的影响量的影响合成氨条件的选择合成氨条件的选择增大压强增大压强升高温度升高温度使用催化剂使用催化剂有利于增有利于增大化学反大
11、化学反应速率应速率有利于提有利于提高平衡混高平衡混合物中氨合物中氨的含量的含量压强增大，有利于氨的合成，压强增大，有利于氨的合成，但需要的动力大，对材料、但需要的动力大，对材料、设备等要求高，因此，工业设备等要求高，因此，工业上一般采用上一般采用101030 30 MPaMPa的压的压强强有利于增有利于增大化学反大化学反应速率应速率有利于增有利于增大化学反大化学反应速率应速率不不利于提利于提高平衡混高平衡混合物中氨合物中氨的含量的含量温度升高，化学反应速率温度升高，化学反应速率增大，但不利于提高平衡增大，但不利于提高平衡混合物中氨的含量，因此混合物中氨的含量，因此合成氨时温度要适宜。工合成氨时
12、温度要适宜。工业上一般采用业上一般采用400400500 500 左右的温度并且在这个左右的温度并且在这个温度时，催化剂的活性最温度时，催化剂的活性最大大没有影响没有影响工业上一般采用铁触媒，工业上一般采用铁触媒，使反应能在较低的温度下使反应能在较低的温度下较快的反应较快的反应讨论结果果 0.10.1101020203030606010010020020015.315.3 81.581.586.486.489.989.995.495.4 98.898.83003002.22.252.052.064.264.271.071.084.284.2 92.692.64004000.40.425.125
13、.138.238.247.047.065.265.2 79.879.85005000.10.110.610.619.119.126.426.442.242.2 57.557.56006000.050.054.54.59.19.113.813.823.123.1 31.431.4压强/MPaNH3含 量/%温度/即使在即使在500500和和30MPa30MPa时，合成氨平衡混时，合成氨平衡混合物中合物中NHNH3 3的体积分数也只有的体积分数也只有26.4%26.4%，转，转化率仍不够大，还可采取什么办法？化率仍不够大，还可采取什么办法？思考与讨论思考与讨论 还可以在哪些方面做可以在哪些方面做进
14、一步的改一步的改进？比如，比如，增大反增大反应物的物的浓度可以增大反度可以增大反应速率，速率，减小生成物的减小生成物的浓度可以使平衡正向移度可以使平衡正向移动。液液化氨分离并及化氨分离并及时补氮氮氢原料气循原料气循环。从化学从化学平衡的角度分析，在氮气和平衡的角度分析，在氮气和氢气的物气的物质的量的量比比为1 1：3 3时，平衡，平衡转化率最大，但是化率最大，但是实验测得适当提高得适当提高N N2 2的的浓度，更能促度，更能促进氨的合成。氨的合成。改改进催化催化剂，多年来一直用多年来一直用Fe作催化剂，目作催化剂，目前有采用钌为前有采用钌为基基础活性物活性物质的催化的催化剂。既不能片面地追求高
15、既不能片面地追求高转化率，化率，也不能只追求高反也不能只追求高反应速率，而速率，而应该 思考：合成氨选择适宜生产条件的原则思考：合成氨选择适宜生产条件的原则？1.1.既要注意外界条件既要注意外界条件对反反应影响的影响的一致性一致性，又要注意外界条件又要注意外界条件对反反应影响的影响的矛盾性矛盾性。2.2.既要注意既要注意温度、催化温度、催化剂对速率影响的一致速率影响的一致 性；又要注意催化性；又要注意催化剂的活性的活性对温度的限制。温度的限制。3.3.既要注意注意既要注意注意理理论上的需要，又要注意上的需要，又要注意 实际操作的可能性。操作的可能性。工业合成氨的工业流程工业合成氨的工业流程:三
16、、环境保护三、环境保护(1)废废渣渣：主主要要是是煤煤渣渣和和炭炭黑黑，可可用用作作肥肥料料的的原原料料和和建筑材料建筑材料(2)废废气气：主主要要是是_和和 _等等有有害害气气体体，对对H2S的的处处理理，可可用用_法法(选选择择性性催催化化氧氧化化)、_法法(用用溶溶剂剂吸吸收收浓浓缩缩)，CO2可可用用来来生生产产尿尿素素和碳铵等。和碳铵等。(3)废废液液：主主要要是是含含_和和含含氨氨的的污污水水，处处理理含含氰氰化化物物污污水水主主要要有有_、加加压压水水解解、氧氧化化分分解解、_沉沉淀淀、反反吹吹回回炉炉等等方方法法。处处理理含含氨氨废废水水可可用用蒸馏的方法回收，也可用蒸馏的方法
17、回收，也可用_治理。治理。H2SCO2直接氧化直接氧化循环循环氰化物氰化物生化生化化学化学离子交换法离子交换法小结小结工工业合成氨合成氨:(1)(1)原理原理:(2)(2)条件条件:(3)(3)生产过程生产过程:(4)(4)三废处理三废处理:ks5u精品课件课后实践活动课后实践活动通过查阅资料、上网、参观访问等通过查阅资料、上网、参观访问等方式进行调查，方式进行调查，说明说明化工厂应该如何化工厂应该如何选址建厂选址建厂。1.在合成氨时，提高H2转化率的措施是（）A.延长反应时间 B.充入过量H2 C.充入过量N2 D.升高温度2.下列有关合成氨工业的途述，可用勒沙特列原理来解释的是（）A、使用
18、铁触媒，使N2和H2混合气体有利于合成氨B、高压比常压条件更有利于合成氨的反应 C、5000C左右比室温更有利于合成氨的反应D、合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率CB3.关于氨的合成工业的下列说法正确的是（）A.从合成塔出来的气体，其中氨气一般占15%，所以生产氨的工业的效率都很低B.由于NH3易液化，N2、H2可循环使用，则总的说来氨的产率很高C.合成氨工业的反应温度控制在400500 左右，目的是使平衡向正反应方向进行D.合成氨工业采用10 MPa 30MPa，是因该条件下催化剂的活性最好4.在合成氨工业中，为增加氨的日产量，下列变化过程中不能使平衡移动的是（）A.不断将氨分离出来 B.使用催化剂C.采用500 左右 D.采用1030MPa的压强C左右的温度 D.采用1030MPa的压强BB5某温度时，在一体积为2L的密闭容器中，通入112gN2和24gH2此时容器内压强为p大气压。在该温度和催化剂作用下，H2和N2反应达到平衡，测得平衡时压强为0.95p大气压，下列说法不正确的是（）A平衡时，N2物质的量是3.6 molB平衡时，H2的物质的量是10.8molC平衡时，N2的转化率10%DNH3的体积百分含量是10%D 非常非常 感谢感谢