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1、2-4 合成氨条件的选择2021/8/11 星期三1 复习回顾复习回顾：一、化学反应速率一、化学反应速率化化学学反反应应速速率率表表示示方方法法影影响响因因素素表示化学反应进行的快慢表示化学反应进行的快慢 常用单位时间内反应物浓度的减少或生物浓度的增加来表示常用单位时间内反应物浓度的减少或生物浓度的增加来表示 公式：公式：V=V=C C/t t单位：单位：mol/Lmol/L min min 或或 mol/L mol/L s s 用一反应速率用不同物质浓度变化表示时，其值之比等于化用一反应速率用不同物质浓度变化表示时，其值之比等于化 学方程式中化学计量数之比学方程式中化学计量数之比 一般不用固
2、体或纯液体物质表示一般不用固体或纯液体物质表示 内因内因(主要因素主要因素)：外因 意意义义浓度；增加反应物的浓度，可以增大反应速率浓度；增加反应物的浓度，可以增大反应速率 压强：增大气体反应的压强，可以增大反应速率压强：增大气体反应的压强，可以增大反应速率 温度：升高温度，可以增大反应的速率温度：升高温度，可以增大反应的速率 催化剂：加正催化剂，可以增大反应速率催化剂：加正催化剂，可以增大反应速率 其它因素：略其它因素：略 参加反应物质的性质参加反应物质的性质 2021/8/11 星期三2二、化学平衡二、化学平衡在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应速率相等，反应混合物在一定条件下的可逆反
3、应里，正反应和逆反应速率相等，反应混合物 中各组成成分的含量保持不变的状态叫化学平衡状态中各组成成分的含量保持不变的状态叫化学平衡状态它的建立与反应途径无关，从正反应或逆反应开始都可以建立平衡状态它的建立与反应途径无关，从正反应或逆反应开始都可以建立平衡状态动：动态平衡动：动态平衡定：外界条件一定，各组分含量一定定：外界条件一定，各组分含量一定(不是相等不是相等)变：外界条件改变，平衡被破坏，发生移动而建立新平衡变：外界条件改变，平衡被破坏，发生移动而建立新平衡原因：反应条件改变引起原因：反应条件改变引起结果：速率、各组分含量与原平衡比较均发生变化结果：速率、各组分含量与原平衡比较均发生变化注
4、意：其他条件不变，改变影响平衡的一个条件才能应用注意：其他条件不变，改变影响平衡的一个条件才能应用V V(正）正）正）正）V V（逆）（逆）（逆）（逆）向正反应方向移动向正反应方向移动方向方向 V(V(正）正）正）正）V V（逆）（逆）（逆）（逆）原平衡不移动原平衡不移动V(V(正）正）正）正）V V（逆）（逆）（逆）（逆）向逆反应方向移动向逆反应方向移动温温 度：度：升高升高(或降低或降低)温度，平衡向吸热温度，平衡向吸热(或放热或放热)方向移动方向移动压压 强：强：增大增大(或减小或减小)压强，平衡向气体体积缩小压强，平衡向气体体积缩小(或扩大或扩大)的方向移动的方向移动浓浓 度度:增大反
5、应物浓度或减小生物浓度，平衡向正反应方向移动增大反应物浓度或减小生物浓度，平衡向正反应方向移动催化剂：催化剂：对化学平衡状态无影响对化学平衡状态无影响概概念念特特征征平平衡衡移移动动平衡平衡移动移动原理原理化化学学平平衡衡2021/8/11 星期三3（1 1）.浓度引起平衡移动的相关图象浓度引起平衡移动的相关图象增大反应物浓度增大反应物浓度0 0V Vt t t tt t t t1 1 1 1V V V V(正正正正)V V V V(逆逆逆逆)V V V V(正正正正)V V V V(逆逆逆逆)减小生成物浓度减小生成物浓度0 0V Vt t t tt t t t1 1 1 1V V V V(正
6、正正正)V V V V(逆逆逆逆)V V V V(正正正正)V V V V(逆逆逆逆)3 3、平衡移动的相关图象、平衡移动的相关图象2021/8/11 星期三4V V V V(正正正正)增大生成物浓度增大生成物浓度0 0V Vt t t tt t t t1 1 1 1V V V V(正正正正)V V V V(正正正正)V V V V(正正正正)减小反应物浓度减小反应物浓度0 0V Vt t t tt t t t1 1 1 1V V V V(逆逆逆逆)V V V V(正正正正)V V V V(正正正正)V V V V(逆逆逆逆)2021/8/11 星期三5（2 2）.压强引起平衡移动的相关图象压
7、强引起平衡移动的相关图象当当 m+n m+n p+q p+q时：时：V Vt t0 0V V(正正)V V(逆逆)V V(正正)V V(逆逆)V Vt t0 0V V(正正)V V(逆逆)V V(逆逆)V V(正正)增大压强增大压强减小压强减小压强对于反应对于反应 m A+n B p C +q D +Qm A+n B p C +q D +Q2021/8/11 星期三6当当 m+n m+n p+q p+q 时：时：V Vt t0 0V V(正正)V V(逆逆)V V(逆逆)V V(正正)增大压强增大压强减小压强减小压强V Vt t0 0V V(正正)V V(逆逆)V V(正正)V V(逆逆)20
8、21/8/11 星期三7当当 Q 0Q 0 时：时：对于反应对于反应 m A+n B p C +q D +Qm A+n B p C +q D +QV Vt t0 0V V(正正)V V(逆逆)V V(逆逆)V V(正正)（3 3）.温度引起平衡移动的相关图象温度引起平衡移动的相关图象 升高温度升高温度 降低温度降低温度V Vt t0 0V V(正正)V V(逆逆)V V(逆逆)V V(正正)2021/8/11 星期三8当当 Q Q 0 0 时：时：V Vt t0 0V V(正正)V V(逆逆)V V(正正)V V(逆逆)升高温度升高温度 降低温度降低温度V Vt t0 0V V(正正)V V(
9、逆逆)V V(正正)V V(逆逆)2021/8/11 星期三9 2-4 2-4 合成氨条件的选择合成氨条件的选择一、合成氨条件的选择一、合成氨条件的选择N N2 2 (g)(g)+3H +3H2 2 (g)(g)2NH 2NH3 3 (g)(g)+Q+Q1 1体积体积 3 3体积体积 2 2体积体积气体体积缩小的放热反应。气体体积缩小的放热反应。思考：思考：结合反应特点，你认为采用何种条件有利于氨的合成？结合反应特点，你认为采用何种条件有利于氨的合成？1 1、反应特点反应特点2021/8/11 星期三102 2、条件选择条件选择反应反应特点气体体积缩小的放热反应气体体积缩小的放热反应理 想 条
10、 件实 际 选 择压 强压强越高越好20MPa 50MPa温 度温度越低越好500催化剂使用催化剂使用催化剂N N2 2 (g)(g)+3H +3H2 2 (g)(g)2NH 2NH3 3 (g)(g)+Q+Q2021/8/11 星期三11二、合成氨工业的发展前景二、合成氨工业的发展前景1 1、目前合成氨工业目前合成氨工业原理原理 ：N N2 2 (g)(g)+3H +3H2 2 (g)(g)2NH 2NH3 3 (g)(g)+Q+Q生产过程简介（见课本流程图）生产过程简介（见课本流程图）20MPa 50MPa500 铁触媒NHNH3 3的合成的合成原料气的制备原料气的制备N N2 2 来自空
11、气，来自空气，H H2 2来自于水来自于水C +HC +H2 2O CO +HO CO +H2 2 高温CO +HCO +H2 2O COO CO2 2 +H +H2 2 高温 催化剂的中毒：因接触杂质而使失去催化活性的过程。催化剂的中毒：因接触杂质而使失去催化活性的过程。2021/8/11 星期三122 2、未来的合成氨工业未来的合成氨工业氮的固定：把游离态氮转化为化合态氮的过程。氮的固定：把游离态氮转化为化合态氮的过程。人工固氮（化学固氮）：成本高、转化率低、效率低。人工固氮（化学固氮）：成本高、转化率低、效率低。生物固氮（根瘤菌）：常温常压、成本低、转化率高。生物固氮（根瘤菌）：常温常压
12、、成本低、转化率高。新型催化剂催化合成新型催化剂催化合成化学模拟生物固氮化学模拟生物固氮2021/8/11 星期三13 课堂练习课堂练习 1 1、有平衡体系有平衡体系CO(g)+2HCO(g)+2H2 2(g)CH(g)CH3 3OH(g)+QOH(g)+Q ，为了，为了增加增加CHCH3 3OHOH的产量，应该采取的措施是的产量，应该采取的措施是 （）。）。A A、高温、高压、高温、高压 B B、适宜的温度、高压、催化剂、适宜的温度、高压、催化剂 C C、低温、低压、低温、低压 D D、高温、高压、催化剂、高温、高压、催化剂B B催化剂催化剂 2 2、在硫酸工业中，通过下列反应使在硫酸工业中
13、，通过下列反应使SOSO2 2氧化为氧化为SOSO3 3：2SO2SO2 2 +O +O2 2 2SO 2SO3 3 +Q +Q，试回答下列问题：试回答下列问题：生产过程中常常通入过量的空气，你认为其原因是什么？生产过程中常常通入过量的空气，你认为其原因是什么？实际生产控制的温度为实际生产控制的温度为400400-500-500，为什么？，为什么？增大压强对上述反应有何影响？工业上常常采用常压，增大压强对上述反应有何影响？工业上常常采用常压，为什么？为什么？2021/8/11 星期三14100atm100atm200atm200atm300atm300atmT TN N2 2转转化化率率0 0
14、300atm300atm200atm200atm100atm100atmT TN N2 2转转化化率率0 0T TN N2 2转转化化率率0 0T TN N2 2转转化化率率0 0100atm100atm200atm200atm300atm300atm100atm100atm200atm200atm300atm300atm 3 3、能正确反应出：能正确反应出：N N2 2 (g)(g)+3H+3H2 2 (g)(g)2NH 2NH3 3 (g)(g)+Q+Q 的关的关系的是（系的是（）。）。A AB BC CD DD D2021/8/11 星期三15 4 4、在密闭容器中的可逆反应：在密闭容器
15、中的可逆反应：CO+NO CO+NO2 2(g)CO(g)CO2 2(g)+NO+Q(g)+NO+Q 达到平衡后，只改变下列的一个条件，填写有关的空白：达到平衡后，只改变下列的一个条件，填写有关的空白：增大容器的体积，平衡增大容器的体积，平衡 ，c c（NONO2 2）将将 ，反应混合物的颜色反应混合物的颜色 。升高温度，平衡升高温度，平衡 ，体系的压强，体系的压强 。加入催化剂，平衡加入催化剂，平衡 ，NONO2 2的物质的量的物质的量 。通入通入OO2 2，反应体系的颜色，反应体系的颜色 ，NONO的物质的物质的量的量 。通入通入N N2 2，体系压强，体系压强 ，平衡，平衡 。不移动不移动增大增大加深加深逆向移动逆向移动增大增大不移动不移动不变不变先变深，后变浅先变深，后变浅先减少，后增多先减少，后增多增大增大不移动不移动2021/8/11 星期三16课 程 结 束2021/8/11 星期三172021/8/11 星期三18