氨的工業(yè)合成

課題2氨的工業(yè)合成1、氨有什么用途？氨的工業(yè)合成有什么意義？2、什么是氮的固定？氮的固定有哪些方式？氨的工業(yè)合成有非常重要的意義：氨的工業(yè)合成實現(xiàn)了氮肥的工業(yè)化生產(chǎn)，解決了世界糧食危機(jī)；合成氨生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)立不僅開辟了人工固氮的途徑，更重要的是對整個化學(xué)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了重大影響，為此曾兩次獲得諾貝爾化學(xué)獎。氨在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位，約有80%的氨用來制造化肥，其它的用作生產(chǎn)化工產(chǎn)品的原料。氮的固定：將游離態(tài)氮轉(zhuǎn)變?yōu)榛蠎B(tài)氮的方法叫氮的固定．氮的固定自然固氮人工固氮：雷雨天N2＋O2

＝2NO

放電生物固氮工業(yè)合成氨豆科植物根瘤菌固氮知識回顧：1、工業(yè)合成氨的反應(yīng)是什么？該反應(yīng)有什么特點？N2＋3H22NH3

該反應(yīng)是可逆反應(yīng)2、如果在一定溫度、壓強(qiáng)下，N2和H2按照一定物質(zhì)的量參加反應(yīng)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，平衡混合氣中氨的含量會隨著時間的延長而發(fā)生變化嗎？不會1、對于實際化工生產(chǎn)，為了提高氨的產(chǎn)量，盡可能快地和盡可能多地（提高氨氣在平衡混合氣中的含量）合成氨，工業(yè)合成氨需要考慮哪些方面的問題？引發(fā)思考：工業(yè)合成氨需要考慮化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡兩個方面的問題。2、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素有哪些？如何才能提高合成氨的化學(xué)反應(yīng)速率？化學(xué)反應(yīng)速率快慢意味著什么？升高溫度、增大壓強(qiáng)、增大反應(yīng)物的濃度和使用催化劑可以提高合成氨的化學(xué)反應(yīng)速率?；瘜W(xué)反應(yīng)速率快慢意味達(dá)到平衡的時間長短。交流·研討對于合成氨，是否化學(xué)反應(yīng)速率越快，氨在平衡混合氣中的含量就越高？1、在壓強(qiáng)一定的條件下，溫度越高，氨在平衡混合氣中的含量是怎樣變化的？由此分析，溫度對合成氨的化學(xué)平衡的移動會產(chǎn)生怎樣的影響（已知合成氨反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)）?壓強(qiáng)一定，溫度越高，氨在平衡混合氣中的含量越低。因為合成氨反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，由數(shù)據(jù)分析可以得出：在其他條件不變的情況下，升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)的方向移動。觀察課本P7表1—2—1的數(shù)據(jù)并討論：2、在溫度一定的條件下，壓強(qiáng)越大，氨在平衡混合氣中的含量是怎樣變化的？由此分析，壓強(qiáng)對合成氨的化學(xué)平衡的移動會產(chǎn)生怎樣的影響?交流·研討

溫度一定，壓強(qiáng)越大，氨在平衡混合氣中的含量越高。因為合成氨的正反應(yīng)是氣體總體積縮小的反應(yīng)。由數(shù)據(jù)分析可以得出：在其他條件不變的情況下，增大壓強(qiáng)，平衡向氣體體積縮小的方向移動。深入思考：2、從化學(xué)平衡的角度出發(fā)，怎樣選擇濃度、溫度和壓強(qiáng)才能有利于氨的合成？

1、還有哪些條件能夠引起化學(xué)平衡的移動，是如何影響的？在其他條件不變的情況下，增大反應(yīng)物濃度或減小生成物的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動。

使用催化劑能同等程度地增大正逆反應(yīng)速率，平衡不移動。

增大反應(yīng)物濃度或減小生成物的濃度，增大壓強(qiáng)、降低溫度有利于平衡向合成氨的方向移動。交流·研討

綜合考慮化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的移動兩個角度，合成氨的反應(yīng)條件應(yīng)該如何選擇？在實際工業(yè)生產(chǎn)中，是不是壓強(qiáng)越高、溫度越低越好？為什么？在實際工業(yè)生產(chǎn)中，合成氨應(yīng)該選擇怎樣的最佳條件？工業(yè)合成氨的反應(yīng)原理N2(g)

+3H2(g)

2NH3

(g)高溫高壓催化劑正反應(yīng)是氣體體積縮小的放熱反應(yīng)使用過量的氮氣或及時將平衡混合氣中的氨分離出來。

500℃左右（溫度低，有利于增大平衡混合氣中的含量，但反應(yīng)速率太慢。500℃，催化劑活性最大）20MPa~50MPa（壓強(qiáng)過高，對設(shè)備材質(zhì)和生產(chǎn)條件提出了更高的要求）鐵觸媒能加快化學(xué)反應(yīng)速率，對平衡無影響

歸納總結(jié)：工業(yè)合成氨的最佳條件1）濃度：2）溫度：3）壓強(qiáng):4）催化劑：N2(g)

+3H2(g)

2NH3

(g)高溫高壓催化劑正反應(yīng)是氣體體積縮小的放熱反應(yīng)小結(jié)：N2(g)

+3H2(g)

2NH3

(g)高溫高壓催化劑正反應(yīng)是氣體體積縮小的放熱反應(yīng)合成氨條件的選擇化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)平衡加快增大反應(yīng)物濃度升高溫度增大壓強(qiáng)使用催化劑向右移動降低溫度增大壓強(qiáng)增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度使用過量的氮氣或及時將平衡混合氣中的氨分離出來。

500℃左右（溫度低，有利于增大平衡混合氣中的含量，但反應(yīng)速率太慢。500℃，催化劑活性最大）20MPa~50MPa（壓強(qiáng)過高，對設(shè)備材質(zhì)和生產(chǎn)條件提出了更高的要求）鐵觸媒能加快化學(xué)反應(yīng)速率，對平衡無影響

歸納總結(jié)：工業(yè)合成氨的最佳條件1）濃度：2）溫度：3）壓強(qiáng):4）催化劑：N2(g)

+3H2(g)

2NH3

(g)高溫高壓催化劑正反應(yīng)是氣體體積縮小的放熱反應(yīng)(三)工業(yè)合成氨的原料選擇思考:工業(yè)合成氨時N2取自于什么物質(zhì)?H2又來源于哪里?N2主要來源于____氫氣主要來源于____空氣(從空氣中分離出N2有哪些方法?)水和碳?xì)浠衔顲+H2O===CO+H2(試寫出C與水制取氫氣的化學(xué)方程式)CH4+H2O===3H2+COCH4+2H2O===4H2+CO2催化劑催化劑想一想:制取原料氣的過程中常混有的氣體雜質(zhì)有__________CO,CO2

和H2S(如何凈化)(四)工業(yè)合成氨的四個生產(chǎn)過程:四個生產(chǎn)過程:造氣,凈化，合成，分離(五)工業(yè)合成氨的工業(yè)流程:1、用圖式表示合成氨的流程：原料氣的制取凈化合成分離液氨(五)工業(yè)合成氨的工業(yè)流程:

1.在新疆與青海交界處有一山谷，人稱魔鬼谷。每當(dāng)人畜進(jìn)入后，經(jīng)常電閃雷鳴，狂風(fēng)暴雨，把人畜擊斃。然而谷內(nèi)卻是牧草茂盛，四季常青。請解釋原因。

N2+O2

====2NO放電或高溫2NO

+O2=2NO2

3NO2+H2O=2HNO3+NO雷雨發(fā)莊稼神秘的魔鬼谷氮的固定將游離態(tài)氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)氮的方法叫氮的固定．合成氨的實地照片閱讀書本Ｐ１４～Ｐ１５頁后總結(jié)．(五)合成氨工業(yè)的發(fā)展小結(jié)：工業(yè)合成氨:(1)原理:(2)條件:(3)生產(chǎn)過程:(4)三廢處理:練習(xí)：１．合成氨所需的可由煤和水蒸氣反應(yīng)而制得，其中一步的反應(yīng)為：（正反應(yīng)放熱），下列措施中，能提高CO轉(zhuǎn)化率的是（

）A．增大壓強(qiáng)