化学反应条件的选择——工业合成氨.ppt

第第2 2章章 第四第四节 化学反化学反应条件的条件的优化化工工业合成氨合成氨新汶中学新汶中学 王菊王菊 11.21.通通过过法院法院实习实习，让让我了解了本我了解了本专业专业在在实际实际中的中的应应用，将理用，将理论论用于用于实实践中，践中，这这样样才能使我今后更？好地掌握基才能使我今后更？好地掌握基础础理理论论知知识识，加深，加深对对本行本行业业的了解，的了解，为为以后的学以后的学习习和工作打下和工作打下较较好的基好的基础础，在此分享体会。下面是美文网小，在此分享体会。下面是美文网小编为编为大家收集整理的大家收集整理的法院法院实习实习体会，体会，欢欢迎大家迎大家阅读阅读。法院。法院实习实习体会篇体会篇1 1光阴似箭，光阴似箭，转转眼眼间实习间实习生活已接近尾声，生活已接近尾声，还还没来得及没来得及细细细细感受，感受，时间时间就就这样这样被吞噬了。在法院政治被吞噬了。在法院政治处实处实习这习这段段时间时间，自己学到的不，自己学到的不仅仅仅仅是是书书本本应应有知有知识识，更多的是比，更多的是比书书本知本知识识更宝更宝贵贵的的工作工作经验经验和人生哲理。和人生哲理。实习实习是学校是学校课课堂和社会堂和社会职场职场的磨合，是架接理的磨合，是架接理论论和和实际实际的的桥桥梁，梁，实习实习不不仅仅是一种是一种锻炼锻炼，更是一种学，更是一种学习习，这这种学种学习习不不单纯单纯学学习习自己的自己的专业专业知知识识，更重要的是学，更重要的是学习习社会知社会知识识，学，学习习社会社会职场职场上上应应当以一种什么当以一种什么样样的工作状的工作状态态去去面面对对自己的自己的职业职业，为为期一个半月的期一个半月的实习实习生活生活给给了我最好的了我最好的诠释诠释：面：面对对工作工作应应当是当是耐心仔耐心仔细细，细细心心谨谨慎，慎，认认真真负责负责，公私分明，公私分明，这样这样的工作状的工作状态态和工作和工作态态度才能真度才能真正把握自己正把握自己执业执业的方向及目的，司法工作人的方向及目的，司法工作人员为员为人民服人民服务务的精神才能有所体的精神才能有所体现现。刚刚来到法院的来到法院的时时候，心里确候，心里确实实没底，没底，总总有些有些紧张紧张不安和茫然。幸好法院工作人不安和茫然。幸好法院工作人员员对对我我们们很很热热情，指情，指导导我我们们十分耐心，院十分耐心，院领导领导更是特更是特别别关心我关心我们们的学的学习习和生活，和生活，这这为刚为刚参加社会参加社会教学目教学目标【知知识与技能与技能】应用化学反用化学反应速率和化学平衡原理分析合成氨的速率和化学平衡原理分析合成氨的适宜条件；适宜条件；【过程与方法程与方法】运用化学反运用化学反应原理和化工生原理和化工生产条件条件选择的的思路的的思路和方法分析和方法分析问题，解决，解决问题；体体验实际生生产条件的条件的选择与理与理论分析的差异；分析的差异；【情感情感态度与价度与价值观】认识化学反化学反应速率和化学平衡的原理在工速率和化学平衡的原理在工业生生产中的重要作用，提升中的重要作用，提升对化学反化学反应的价的价值的的认识，从而，从而赞赏化学科学化学科学对个人生活和社会个人生活和社会发展的展的贡献。献。2.化学反化学反应速速率率化学平衡化学平衡气体气体压强温度温度催化催化剂浓度度回回顾：影响化学反影响化学反应速率和化学平速率和化学平衡的重要因素有哪些衡的重要因素有哪些?升高温度升高温度升高温度升高温度,反反反反应应速速速速率加快率加快率加快率加快增大增大增大增大压强压强,反反反反应应速速速速率加快率加快率加快率加快催化催化催化催化剂剂加快反加快反加快反加快反应应速速速速率率率率增大反增大反增大反增大反应应物物物物浓浓度，度，度，度，反反反反应应速率加快速率加快速率加快速率加快升高温度升高温度升高温度升高温度,平衡向吸平衡向吸平衡向吸平衡向吸热热方向移方向移方向移方向移动动增大增大增大增大压强压强,平衡向气平衡向气平衡向气平衡向气态态物物物物质质系数减小的方向移系数减小的方向移系数减小的方向移系数减小的方向移动动催化催化催化催化剂对剂对平衡无影响平衡无影响平衡无影响平衡无影响增大反增大反增大反增大反应应物物物物浓浓度度度度,平平平平衡正向移衡正向移衡正向移衡正向移动动3.1919世世纪以前，有以前，有远见的化学家曾指出：考的化学家曾指出：考虑到到将来的粮食将来的粮食问题，为使子使子孙后代免于后代免于饥饿，必，必须寄希望于科学家能寄希望于科学家能实现大气固氮大气固氮将空气中丰将空气中丰富的氮固定下来并富的氮固定下来并转化化为可被利用的形式。德国可被利用的形式。德国化学家哈伯在化学家哈伯在19131913年年实现了合成氨的工了合成氨的工业生生产，因此人因此人们赞扬哈伯是哈伯是“用空气制造面包的圣人用空气制造面包的圣人”。弗里茨弗里茨哈伯哈伯4.假如你是化工厂的老板，假如你是化工厂的老板，你将如何你将如何选择合成氨的适宜反合成氨的适宜反应条件？条件？都要考都要考虑哪些方面的哪些方面的问题？5.一、理一、理一、理一、理论论1、反、反应能否自能否自发进行？行？（反反应方向方向问题）2、怎、怎样能使氨气能使氨气产得多得多？（反（反应限度限度问题）3、怎怎样能使氨气能使氨气产得快得快？（反（反应速率速率问题）二、二、二、二、实际实际 生生产成本和生成本和生产条件条件基本思路基本思路H-TH-TS0S0增大反增大反增大反增大反应应限度（平衡正向移限度（平衡正向移限度（平衡正向移限度（平衡正向移动动）加快反加快反加快反加快反应应速率速率速率速率6.合成氨反合成氨反合成氨反合成氨反应应：N N2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g)2NH(g)2NH3 3(g)(g)已知已知已知已知298K298K时时:H=-92.2KJmolH=-92.2KJmol-1-1S=-198.2JKS=-198.2JK-1 1molmol-1-1思考：思考：思考：思考：请请根据正反根据正反根据正反根据正反应应的的的的焓变焓变和和和和熵变熵变，分析，分析，分析，分析298K298K下合成氨下合成氨下合成氨下合成氨反反反反应应能否自能否自能否自能否自发进发进行行行行？反反应的方向的方向H-TH-TS0S0反反反反应应能自能自能自能自发进发进行行行行7.反反应的特点的特点合成氨反合成氨反合成氨反合成氨反应应：N N2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g)2NH(g)2NH3 3(g)(g)已知已知已知已知298K298K时时:H=-92.2KJmolH=-92.2KJmol-1-1S=-198.2JKS=-198.2JK-1 1molmol-1-1思考：思考：思考：思考：从反从反从反从反应应的的的的可逆性可逆性可逆性可逆性、热热效效效效应应、气气气气态态物物物物质质系系系系数数数数变变化的角度化的角度化的角度化的角度分析合成氨的反分析合成氨的反分析合成氨的反分析合成氨的反应应特点。特点。特点。特点。a a a a、可逆反、可逆反、可逆反、可逆反应应b b b b、放、放、放、放热热反反反反应应c c c c、气、气、气、气态态物物物物质质系数减小的反系数减小的反系数减小的反系数减小的反应应8.思考：思考：思考：思考：根据根据根据根据反反反反应应特点特点特点特点，结结合合合合化学平衡移化学平衡移化学平衡移化学平衡移动动的知的知的知的知识识，分析什么条件能使分析什么条件能使分析什么条件能使分析什么条件能使氨气生成得多氨气生成得多氨气生成得多氨气生成得多？反反应的限度的限度合成氨反合成氨反合成氨反合成氨反应应：N N2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g)2NH(g)2NH3 3(g)(g)已知已知已知已知298K298K时时:H=-92.2KJmolH=-92.2KJmol-1-1S=-198.2JKS=-198.2JK-1 1molmol-1-19.降低降低降低降低温度，温度，温度，温度，增大增大增大增大压强压强有利于化学平衡向生成氨的方向移有利于化学平衡向生成氨的方向移有利于化学平衡向生成氨的方向移有利于化学平衡向生成氨的方向移动动10.1:11:21:31:41:51:60.60.50.40.30.20.1NH3%N2:H2在温度在温度压强一定一定时，N N N N2 2 2 2、H H H H2 2 2 2体体体体积积比比比比为为 1 1 1 1：3 3 3 3 时平衡混合物中氨的含量最高。平衡混合物中氨的含量最高。N N N N2 2 2 2、H H H H2 2 2 2体体体体积积比比比比对产对产率的影响率的影响率的影响率的影响图图在反在反应达到一定达到一定转化率化率时，将将将将产产物物物物氨气及氨气及氨气及氨气及时时从混合气体中分离出去从混合气体中分离出去从混合气体中分离出去从混合气体中分离出去。11.思考：思考：思考：思考：结结合合合合影响反影响反影响反影响反应应速率的因素速率的因素速率的因素速率的因素，思考什么，思考什么，思考什么，思考什么条条条条件件件件能使能使能使能使氨生成得快氨生成得快氨生成得快氨生成得快？反反应的速率的速率合成氨反合成氨反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)已知已知298K时:H=-92.2KJmol-1S=-198.2JK-1mol-112.合成氨反合成氨反合成氨反合成氨反应应应应的速率与反的速率与反的速率与反的速率与反应应应应的物的物的物的物质质质质的的的的浓浓浓浓度的关系度的关系度的关系度的关系为为为为:=C(N=C(N2 2)C)C1.51.5(H(H2 2)C)C-1-1(NH(NH3 3)思考：思考：思考：思考：可以采取哪些措施来可以采取哪些措施来可以采取哪些措施来可以采取哪些措施来提高反提高反提高反提高反应应速率速率速率速率？增大增大增大增大NN2 2、HH2 2浓浓度，度，度，度，将氨及将氨及将氨及将氨及时时从混合气中分离出去从混合气中分离出去从混合气中分离出去从混合气中分离出去反反应的速率的速率13.催化催化剂对合成氨反合成氨反应速率的影响速率的影响条件条件EE（KJ/molKJ/mol）k(k(催催)/k()/k(无无)无催化无催化剂3353353.4103.4101212(7 700k)00k)使用使用FeFe催化催化剂167167使用催化使用催化使用催化使用催化剂剂可使合成氨反可使合成氨反可使合成氨反可使合成氨反应应的速率提高的速率提高的速率提高的速率提高上万上万亿倍倍倍倍反反应的速率的速率讨论讨论：催化催化催化催化剂剂是是是是对对合成氨反合成氨反合成氨反合成氨反应应速率的影响程度速率的影响程度速率的影响程度速率的影响程度如何如何如何如何？14.铁触触媒媒催催化化能能力力15.【交流研交流研交流研交流研讨讨】研研讨的内容的内容研研讨的的问题研研讨结果果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使用催化不要使用催化剂，为为什么？什么？温度怎么温度怎么选择？要不要用催化要不要用催化剂？适宜条件的适宜条件的适宜条件的适宜条件的选择选择16.N N N N2 2 2 2和和和和H H H H2 2 2 2的物的物的物的物质质的量比的量比的量比的量比为为1 1 1 1：2.82.82.82.8，及，及，及，及时时将气将气将气将气态态氨冷却氨冷却氨冷却氨冷却液化分离液化分离液化分离液化分离出去；氮气和出去；氮气和出去；氮气和出去；氮气和氢氢气气气气循循循循环环利用利用利用利用.（阅读书本本67页最后一段）最后一段）讨论讨论：浓浓度怎么定？度怎么定？度怎么定？度怎么定？NN2 2 和和和和HH2 2的比例怎么定的比例怎么定的比例怎么定的比例怎么定？适宜条件的适宜条件的选择17.18.外部条件外部条件工工业合成氨的适宜条件合成氨的适宜条件压强温度温度催化催化剂浓度度研研讨的的结果果 适宜温度适宜温度 700K左右（催化左右（催化剂活性最大）活性最大）使用使用铁触媒作催化触媒作催化剂N2和和H2的物的物质的量比的量比为1：2.8的投的投料比料比,氨及氨及时从混合气中分离出去，从混合气中分离出去，未未转化的化的N N2 2和和H H2 2进行循行循环利用利用适宜条件的适宜条件的选择低低压：100个大气个大气压中中压：200300个大气个大气压高高压：8501000个大气个大气压19.工工业上利用某可逆反上利用某可逆反应生生产产品品：一般要一般要使用催化使用催化剂：这样可以大大加快化学反可以大大加快化学反应速率，提高生速率，提高生产效率，也提高了效率，也提高了经济效益；效益；选择合适的温度合适的温度：该温度是温度是催化催化剂活性最大活性最大的的温度；温度；选择合适的合适的压强：既要考：既要考虑化学反化学反应速率和化速率和化学平衡，学平衡，还要考要考虑动力、材料、力、材料、设备等。等。【小小结反思反思】20.已知已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H0（催化（催化剂：V2O5在在400500催化效果最好）催化效果最好）(1)应选用的温度是用的温度是_。(2)应采用的采用的压强是是_，理由是，理由是_450常常压因因为常常压下下SO2的的转化率已化率已经很高，若采用很高，若采用较大大压强，SO2的的转化率化率提高很少，但会增大提高很少，但会增大设备成本。成本。【试一一试】21.已知已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H0（4）尾气中有）尾气中有SO2必必须回收是回收是为了了 增大氧气增大氧气浓度，提高度，提高SO2的利用率的利用率防止防止SO2污染空气染空气(3)在生在生产中，通入中，通入过量空气的目是量空气的目是 【试一一试】22.1 1在合成氨工在合成氨工业中，中，为增加增加NHNH3 3的日的日产量，下列量，下列变化化过程不能使平衡向右移程不能使平衡向右移动的是（的是（）（A A）不断将）不断将NHNH3 3分离出来分离出来（B B）使用催化）使用催化剂（C C）采用）采用700K700K左右的高温左右的高温（D D）采用）采用2102107 75105107 7PaPa的的压强BC【巩固提升巩固提升】23.2 2工工业合成氨的反合成氨的反应是在是在500500左右左右进行，主行，主要原因是（要原因是（）A.500 A.500时反反应速率最快速率最快 B.500 B.500时 NHNH3 3的平衡的平衡浓度最大度最大 C.500C.500时N N2 2的的转化率最高化率最高 D.500 D.500时催化催化剂能能发挥最大效力最大效力D【巩固提升巩固提升】24.3、在合成氨、在合成氨时，可以提高，可以提高H2转化率的措施是化率的措施是（）(A)延延长反反应时间(B)充入充入过量量H2(C)充入充入过量量N2(D)升高温度升高温度C【巩固提升巩固提升】25.4.下列反下列反应达到平衡达到平衡时，哪种条件下生成物，哪种条件下生成物的含量最高：的含量最高：X2(g)+2Y2(g)X2Y4(g)（正反（正反应为放放热反反应）()A.高温高温高高压B.低温低温低低压C.高温高温低低压D.高高压低温低温D【巩固提升巩固提升】26.5.对于反于反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)下列判断正确的是下列判断正确的是()A.2体体积SO2和足量和足量O2反反应,必定生成必定生成2体体积SO3B.其他条件不其他条件不变,增大增大压强,平衡向右移平衡向右移动C.平衡平衡时,SO2消耗速率必定等于消耗速率必定等于O2的生成速率的生成速率的两倍的两倍D.平衡平衡时,SO2浓度必定等于度必定等于O2浓度的两倍度的两倍.BC【巩固提升巩固提升】27.哈伯的功与过19051905年年哈哈伯伯在在慕慕尼尼黑黑出出版版了了工工业气气体体反反应热力力学学一一书。书中中阐述述了了他他对氮氮、氢合合成成反反应平平衡衡关关系系的的研研究究。哈哈伯伯经过不不断断探探索索和和不不懈懈努努力力，从从常常温温常常压到到高高温温高高压，从从火火花花下下反反应到到使使用用不不同同催催化化剂。最最后后，在在200200个个大大气气压和和温温度度在在500-500-600600时，氢、氮氮反反应得得到到6%6%以以上上的的氨氨。19091909年年7 7月月，哈哈伯伯成成功功地地建建立立了了每每小小时能能产生生8080克克氨氨的的实验装装置置。哈哈伯伯为合合成成氨氨工工业奠奠定定了了基基础。耗耗时5 5年年，终于于找找到到了了合合适适的的催催化化剂，并并设计出出能能长期期使使用用和可操作的和可操作的简便合成氨装置。便合成氨装置。28.19141914年年第第一一次次世世界界大大战开开始始，在在战争争期期间该厂厂为德德国国提提供供了了世世界界少少有有的的氮氮化化合合物物，以以生生产炸炸药和和化化肥肥。在在哈哈伯伯的的建建议下下,德德军首首次次在在战场上上使使用用毒毒气气,并并有有效效地地打打击了了敌人人。不不过,当当毒毒气气战计划划传达达给德德军师级指指挥官官时,遭遭到到了了所所有有指指挥官官的的拒拒绝。只只有有部部队被被围困困在在伊伊普普雷雷城城的的阿阿尔布布雷雷希希特特公公爵爵予予以以支支持持。3 3个个多多月月后后,“,“毒毒气气战”在在伊伊普普雷雷战役役中中正正式式诞生生,造造成成英英法法联军约1500015000人中毒人中毒,并并带走了走了50005000多人的性命。多人的性命。29.不不过,这场毒毒气气战最最终并并没没有有给德德国国人人带来来胜利利,却却让哈哈伯伯陷陷入入了了众众叛叛亲离离的的境境地地。哈哈伯伯的的妻妻子子克克拉拉克克也也是是化化学学博博士士,很很清清楚楚毒毒气气的的危危害害。当当她她恳求求丈丈夫夫放放弃弃这种种惨惨无无人人道道的的武武器器时,丈丈夫夫不不仅咒咒骂她她,还声声称称毒毒气气是是“尽尽快快结束束战争争的的人人道道武武器器”。哈哈伯伯认为,作作为战争争工工具具的的毒毒气气,并并不不比比“天天上上飞的的弹体体”更更残残忍忍。这些些言言行行遭遭到到来来自自国国际科科学学界界的的一一致致谴责。愤怒怒和和无无奈奈之之下下,克克拉拉克克用用哈哈伯伯的的手手枪自自杀身身亡亡。但但这并并没没有有促促使使狂狂热的的爱国国者者冷冷静静下下来来。相相反反,他他坚信信自自己己所所做做的的一一切切,都是都是“为了人了人类的和平的和平,为了祖国的了祖国的战争争”。30.19181918年年，哈哈伯伯因因研研制制合合成成氨氨作作出出重重大大贡献献而而获得得诺贝尔化化学学奖，由由于于第第一一次次世世界界大大战中中哈哈伯伯为德德国国军方方研研制制杀人人化化学学武武器器，哈哈伯伯被被战胜国国列列入入战犯犯名名单。来来自自英英法法两两国国的的科科学学家家尤尤其其激激愤。在在他他们眼眼里里,哈哈伯伯是是个个彻头彻尾尾的的战争争魔魔鬼鬼。他他的的获奖受受到到美美、英英、法法等等国国科科学学家家的的指指责，认为不不应把把此此奖授授予予一一位位不不人人道道的的科科学学家家。瑞瑞典典皇皇家家科科学学院院更更看看重重科科学学本本身身。他他们认为哈哈伯伯获奖当当之之无无愧愧。理理由由是是他他在在9 9年年前前发明明的的工工业化化合合成成氨氨法法,“,“使使人人类从从此此摆脱脱了了依依靠靠天天然然氮氮肥肥的的被被动局局面面”。在在时人人眼眼里里,哈哈伯伯就就像像一一个个可可能能“解解救救世世界界粮粮食食危危机机”的的科科学学天天使使。然然而而,这个个曾曾经被被称称为“利利用用空空气气制制造造面面包包”的的人人,在在得得知知自自己己获奖的的消消息息后后,还只只能能躲在在瑞瑞士士的的乡下下。19201920年年,哈哈伯伯的的名名字字被被从从战犯犯名名单里里剔剔除除,瑞瑞典典皇皇家家科科学学院院为他他举行行了了迟到到的的授授奖仪式。式。31.