化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)平衡移動(dòng)原理應(yīng) 用

1、工業(yè)合成氨適宜條件的選擇-德國(guó)化學(xué)家德國(guó)化學(xué)家：哈哈 伯伯 N2 (g) +3H2 (g) 2NH3(g) H= -92.4KJ/mol選修選修4教材：教材：32頁(yè)頁(yè)4題題研究背景：研究背景： 常溫常壓下，合成氨常溫常壓下，合成氨的反應(yīng)進(jìn)行得非常慢，幾的反應(yīng)進(jìn)行得非常慢，幾乎不能覺察；達(dá)到平衡時(shí)，乎不能覺察；達(dá)到平衡時(shí)，氨的產(chǎn)量還很低。氨的產(chǎn)量還很低。也就是說：也就是說： 反應(yīng)速率慢反應(yīng)速率慢 反應(yīng)程度小反應(yīng)程度小1 1、此反應(yīng)為可逆反、此反應(yīng)為可逆反應(yīng)應(yīng)2 2、正反應(yīng)為氣體體積縮小的反應(yīng)、正反應(yīng)為氣體體積縮小的反應(yīng)3 3、正反應(yīng)為放熱反應(yīng)、正反應(yīng)為放熱反應(yīng) N2 (g) +3H2 (g) 2

2、NH3(g) H= -92.4KJ/mol快快多多 加快加快反應(yīng)速率反應(yīng)速率 提高提高氨平衡含量氨平衡含量 提高提高氨的日產(chǎn)量氨的日產(chǎn)量體系溫度體系溫度催化劑催化劑體系壓強(qiáng)體系壓強(qiáng)反應(yīng)物濃度反應(yīng)物濃度體系溫度體系溫度-合成氨工業(yè)中，采用：合成氨工業(yè)中，采用： 低溫好低溫好 還是高溫好？還是高溫好？ 1000L 50MPa 1000L 50MPa 合成氨的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：合成氨的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)： V(NV(N2 2) ): V(HV(H2 2)= 1:3)= 1:3現(xiàn)有不同時(shí)間、不同溫度平衡狀態(tài)下氨氣的體積百分含量，請(qǐng)酌情填充下表現(xiàn)有不同時(shí)間、不同溫度平衡狀態(tài)下氨氣的體積百分含量，請(qǐng)酌情填充下表 平時(shí)平時(shí)衡

3、間衡間氨氨含含量量溫溫 度度單位單位時(shí)間時(shí)間氨產(chǎn)氨產(chǎn)量量L/aV% 合成氨工業(yè)中：合成氨工業(yè)中：常采用常采用400-500400-500 體系溫度體系溫度催化劑催化劑體系壓強(qiáng)體系壓強(qiáng)反應(yīng)物濃度反應(yīng)物濃度催化劑的催化劑的活性活性催化劑的催化劑的中毒中毒催化劑的催化劑的價(jià)格價(jià)格餓（餓（OsOs）釕（釕（RuRu）鉑（鉑（PtPt）鐵（鐵（FeFe） 目前，合成氨工業(yè)中公認(rèn)的目前，合成氨工業(yè)中公認(rèn)的 最合適的催化劑最合適的催化劑鐵催化劑鐵催化劑幾種鐵催化劑的溫度指標(biāo)幾種鐵催化劑的溫度指標(biāo)催化劑催化劑體系溫度體系溫度體系壓強(qiáng)體系壓強(qiáng)反應(yīng)物濃度反應(yīng)物濃度體系壓強(qiáng)體系壓強(qiáng) -合成氨工業(yè)中，采用：合成氨工業(yè)

4、中，采用： 高壓好高壓好 還是低壓好？還是低壓好？不同條件下平衡混合氣中氨的含量不同條件下平衡混合氣中氨的含量( (體積分?jǐn)?shù)體積分?jǐn)?shù)) ) ( (原料其中原料其中N N2 2和和H H2 2的體積比是的體積比是1:3 )1:3 )壓壓強(qiáng)強(qiáng)氨氨含含量量溫溫 度度V -在合成氨工業(yè)中，在合成氨工業(yè)中， 增大體系的壓強(qiáng)：增大體系的壓強(qiáng)： 既有利于既有利于加快反應(yīng)速率，加快反應(yīng)速率， 又有利于又有利于提高平衡混合物中氨提高平衡混合物中氨 氣的體積分?jǐn)?shù)。氣的體積分?jǐn)?shù)。100 MPaH2N2NH3實(shí)驗(yàn)資料記載：實(shí)驗(yàn)資料記載：體系壓強(qiáng)過大體系壓強(qiáng)過大1 1、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)設(shè)備要求耐壓力大，要求耐壓力大，材料

5、需求過高，材料需求過高，影響綜合經(jīng)濟(jì)影響綜合經(jīng)濟(jì)效益；效益；2 2、高壓下氫、高壓下氫氣小分子能穿氣小分子能穿透容器壁外溢。透容器壁外溢。體系壓強(qiáng)體系壓強(qiáng)（MPaMPa）0.60.50.40.30.20.1NHNH3 3% %20 40 60 80 100 一定溫度下，壓強(qiáng)增大時(shí)一定溫度下，壓強(qiáng)增大時(shí)氨的平衡含量是否一定顯著變化？氨的平衡含量是否一定顯著變化？ - -目前，我國(guó)合成氨目前，我國(guó)合成氨工中，采用的壓強(qiáng)：工中，采用的壓強(qiáng)：20MPa-50MPa不同條件下平衡混合氣中氨的含量不同條件下平衡混合氣中氨的含量( (體積分?jǐn)?shù)體積分?jǐn)?shù)) ) ( (原料其中原料其中N N2 2和和H H2 2

6、的體積比是的體積比是1:3 )1:3 )壓壓強(qiáng)強(qiáng)氨氨含含量量溫溫 度度H2、N2合成合成氨氣氨氣造氣造氣水煤水煤氣法氣法制取制取H2凈化凈化反應(yīng)反應(yīng)需需H2N2分離液分離液態(tài)氨態(tài)氨多余多余N2、H2循環(huán)使用循環(huán)使用現(xiàn)代合成氨工業(yè)主要流程現(xiàn)代合成氨工業(yè)主要流程此流程圖還體現(xiàn)了哪些提高氨氣產(chǎn)量的措施？此流程圖還體現(xiàn)了哪些提高氨氣產(chǎn)量的措施？（1 1）必須除去原料氣中）必須除去原料氣中COCO的原因是什么？的原因是什么？（2 2）醋酸二氨合銅（）醋酸二氨合銅（）吸收）吸收COCO的適宜條件是什么？的適宜條件是什么？（3 3）吸收）吸收COCO后的醋酸銅氨液，經(jīng)過適當(dāng)處理又可再生，后的醋酸銅氨液，經(jīng)過

7、適當(dāng)處理又可再生，恢復(fù)其吸收恢復(fù)其吸收COCO的能力以循環(huán)使用，醋酸銅氨液再生的的能力以循環(huán)使用，醋酸銅氨液再生的適宜條件是什么？適宜條件是什么？請(qǐng)分析下列問題：請(qǐng)分析下列問題：即時(shí)反饋即時(shí)反饋2、Fenton法常用于處理含難降解有機(jī)物的工業(yè)廢水，通常是在法常用于處理含難降解有機(jī)物的工業(yè)廢水，通常是在調(diào)節(jié)好調(diào)節(jié)好PH和濃度的廢水中加入和濃度的廢水中加入H2O2，所產(chǎn)生的羥基自由基能氧，所產(chǎn)生的羥基自由基能氧化降解污染物?，F(xiàn)運(yùn)用該方法降解有機(jī)污染物化降解污染物?，F(xiàn)運(yùn)用該方法降解有機(jī)污染物p-CP，探究有關(guān)，探究有關(guān)因素對(duì)該降解反應(yīng)速率的影響。因素對(duì)該降解反應(yīng)速率的影響。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)控制控制p

8、-CP的初始濃度相同，恒定實(shí)驗(yàn)溫度在的初始濃度相同，恒定實(shí)驗(yàn)溫度在298K或或313K（其余實(shí)驗(yàn)條件見下表），設(shè)計(jì)如下對(duì)比試驗(yàn)。（其余實(shí)驗(yàn)條件見下表），設(shè)計(jì)如下對(duì)比試驗(yàn)。（1）請(qǐng)完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表（表中不要留空格）。）請(qǐng)完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表（表中不要留空格）。 31336.00.30探究探究PH對(duì)降解對(duì)降解反應(yīng)速率的影響反應(yīng)速率的影響810-6H2O2高溫條件下易分解高溫條件下易分解取樣后加入取樣后加入NaOH溶液中，調(diào)節(jié)溶液中，調(diào)節(jié)PH約為約為10，反應(yīng)可以迅速停止反應(yīng)可以迅速停止反應(yīng)速率趨近于反應(yīng)速率趨近于0請(qǐng)回答下列問題（均不考慮溫度變化對(duì)催化劑請(qǐng)回答下列問題（均不考慮溫度變化對(duì)催化劑催化效率的影響）：催化效率的影響）：（1）在上述條件下反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，）在上述條件下反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行， 則反應(yīng)的則反應(yīng)的 0（填寫（填寫“”、“”、“=”）（2）前）前2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率內(nèi)的平均反應(yīng)速率 v(N2)=_。（3）在該溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)）在該溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)K= 。（4）假設(shè)在密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)）假設(shè)在密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)下列措施能提高下列措施能提高NO轉(zhuǎn)化率的是轉(zhuǎn)化率的是 。A選用更有效的催化劑選用更有效的催化劑 B升高反應(yīng)體系的溫度升高反應(yīng)體系的溫度C降低反應(yīng)體系的溫度降低反應(yīng)體