高中二年級上學(xué)期化學(xué)《化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控》教學(xué)課件

第二章化學(xué)反應(yīng)速率與平衡第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控德國化學(xué)家哈伯向合成氨發(fā)起沖擊。1908年7月，他在實驗室用氮氣和氫氣在600℃、20MPa下得到了氨，但是產(chǎn)率只有2%。哈伯合成氨所用裝置冷卻室反應(yīng)器出水口干燥室液態(tài)NH3出口進(jìn)水口未反應(yīng)氣體通過循環(huán)泵返回壓縮N2和H2進(jìn)口科學(xué)實話合成氨的反應(yīng)歷程N2＋3H22NH3科學(xué)實話科學(xué)實話

工業(yè)合成氨的原理是N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1,從速率角度分析,反應(yīng)需要在較高(填“較高”或“較低”)溫度下進(jìn)行,而從提高反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的角度分析,反應(yīng)需要在低溫、高壓(從壓強和溫度方面回答)條件下進(jìn)行,原因是合成氨的反應(yīng)為正反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)。

影響因素:(1)增大合成氨反應(yīng)速率的措施:升高溫度、增大壓強、增大反應(yīng)物濃度、使用催化劑等。(2)提高平衡混合氣體中氨的含量措施:降低溫度、增大壓強、增大反應(yīng)物濃度等。實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)：綜合考慮成本要低?、賶簭姀幕瘜W(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡考慮，都是壓強越大越好。

綜合成本與設(shè)備耐壓：

10MPa~30MPa尋找工業(yè)合成氨的適宜條件②催化劑增大化學(xué)反應(yīng)速率，不改變平衡混合物的組成。

現(xiàn)在常用鐵，其活性最好的溫度為500℃左右。

③溫度低溫可以提高平衡混合物中氨的含量，但低溫會減小化學(xué)反應(yīng)速率。綜合考慮，特別是考慮催化劑的活性，一般400~500℃選擇化工生產(chǎn)適宜條件的分析角度

分析角度原則要求從化學(xué)反應(yīng)速率分析從化學(xué)平衡移動分析從原料的利用率分析從實際生產(chǎn)能力分析從催化劑的使用活性分析

既不能過快，又不能太慢既要注意外界條件對速率和平衡影響的一致性，又要注意二者影響的矛盾性增加易得廉價原料，提高難得高價原料的利用率，從而降低生產(chǎn)成本如設(shè)備承受高溫、高壓能力等注意催化劑的活性對溫度的限制合成氨常用的生產(chǎn)條件：使用催化劑溫度：400~500℃壓強:10MPa~30MPa將氨及時分離出來，原料氣循環(huán)使用合成氨工業(yè)流程化學(xué)平衡反應(yīng)速率影響因素調(diào)控反應(yīng)最佳效果2.分析調(diào)控方法反應(yīng)化工生產(chǎn)中調(diào)控反應(yīng)的一般思路1.選取恰當(dāng)?shù)姆磻?yīng)3.探索最佳工藝

哈伯：鋨（劇毒）作催化劑、17.5MPa~20.0MPa、500~600℃、氨含量6%

博施：鐵作催化劑、開發(fā)了適合高溫、高壓下的合成設(shè)備、設(shè)計了獲得大量廉價原料氣的方法(1)自發(fā)反應(yīng)在一定條件下

就能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)稱為自發(fā)反應(yīng)。(2)熵和熵變的含義①熵的含義熵是衡量一個體系

的物理量。用符號

表示。同一條件下，不同物質(zhì)有不同的熵值，同一物質(zhì)在不同狀態(tài)下熵值也不同，一般規(guī)律是S(g)S(l)S(s)。②熵變的含義熵變是反應(yīng)前后體系，用表示，化學(xué)反應(yīng)的ΔS越大，越有利于反應(yīng)。無需外界幫助混亂度S>>熵的變化ΔS自發(fā)進(jìn)行二、化學(xué)反應(yīng)方向的判斷(3)判斷化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)ΔG＝ΔH－TΔSΔG<0時，反應(yīng)