化學(xué)反應(yīng)速率

化學(xué)平衡移動原理

應(yīng)用工業(yè)合成氨適宜條件的選擇化學(xué)反應(yīng)速率

化學(xué)平衡移動原理

應(yīng)用工業(yè)合成氨適宜條件的1-------德國化學(xué)家：哈伯-------德國化學(xué)家：哈伯2弗里茨.哈泊：

德國物理化學(xué)家，出生于一個猶太富商家中。1908年7月首次合成氨氣。并成功地解決了合成氨工業(yè)生產(chǎn)中的技術(shù)問題。1918年獲得諾貝爾化學(xué)獎。法國化學(xué)家勒夏特烈第一個試圖進行高壓合成氨的實驗，但是由于氮氫混和氣中混進了氧氣，引起了爆炸，他放棄了這一危險的實驗，并否定了合成氨工藝。

弗里茨.哈泊：

德國物理化學(xué)家，出生于一個猶太富商3氨氣的合成：一方面使氮肥大量的工業(yè)化生產(chǎn)，提高了糧食的產(chǎn)量。

另一方面氨氧化制得硝酸及TNT炸藥。哈伯合成氨的成果，使德國儲備了充足的物品，將第一次世界大戰(zhàn)延續(xù)了幾年。氨氣的合成：4

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-92.4KJ/mol選修4教材：32頁4題N2(g)+3H2(g)2N5研究背景：常溫常壓下，合成氨的反應(yīng)進行得非常慢，幾乎不能覺察；達到平衡時，氨的產(chǎn)量還很低。研究背景：常溫常壓下，合成氨的反應(yīng)進行得非常慢6也就是說：

反應(yīng)速率慢反應(yīng)程度小也就是說：71、此反應(yīng)為可逆反應(yīng)2、正反應(yīng)為氣體體積縮小的反應(yīng)3、正反應(yīng)為放熱反應(yīng)

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-92.4KJ/mol1、此反應(yīng)為可逆反應(yīng)2、正反應(yīng)為氣體體積縮小的反應(yīng)3、正反應(yīng)8快多加快反應(yīng)速率

提高氨平衡含量

提高氨的日產(chǎn)量快多加快提高提高9體系溫度催化劑體系壓強反應(yīng)物濃度體系溫度體系溫度體系溫度10---------合成氨工業(yè)中，采用：低溫好還是高溫好？

---------合成氨工業(yè)中，采用：111000L50MPa合成氨的實驗數(shù)據(jù)：V(N2):V(H2)=1:3現(xiàn)有不同時間、不同溫度平衡狀態(tài)下氨氣的體積百分含量，請酌情填充下表

1.7a20a10a1.8a3.3a1.5a

500℃300℃

400

℃

600℃

700℃平時衡間氨含量溫

度單位時間氨產(chǎn)量L/a200℃95.4℅65.2℅42.2℅84.2℅22.7℅12.6℅

8413423419884.247.712.6℅

22.7℅42.2℅65.2℅84.2℅95.4℅ⅠⅡⅢⅣⅤⅥV%1000L50MPa合成氨的實驗數(shù)據(jù)：V(N2):V12

合成氨工業(yè)中：常采用400-500℃

合成氨工業(yè)中：13體系溫度催化劑體系壓強反應(yīng)物濃度體系溫度14催化劑的活性催化劑的中毒催化劑的價格餓（Os）釕（Ru）鉑（Pt）鐵（Fe）催化劑的活性催化劑的中毒催化劑的價格餓（Os）釕（Ru）鉑（15目前，合成氨工業(yè)中公認的最合適的催化劑鐵催化劑目前，合成氨工業(yè)中公認的鐵催化劑16催化劑型號起燃溫度(℃)操作溫度(℃)最佳溫度(℃)耐熱溫度(℃)A6400480~510475550A9375460~475450525A10370455~465450500幾種鐵催化劑的溫度指標催化劑型號起燃溫度(℃)操作溫度(℃)最佳溫度(℃)耐熱溫度17催化劑體系溫度體系壓強反應(yīng)物濃度體系壓強催化劑體系壓強18-----------合成氨工業(yè)中，采用：高壓好還是低壓好？-----------合成氨工業(yè)中，采用：1910MPa不同條件下平衡混合氣中氨的含量(體積分數(shù))(原料其中N2和H2的體積比是1:3)31.457.579.892.698.8100MPa23.142.265.284.295.460MPa9.119.138.264.286.420MPa4.510.625.152.081.513.826.447.071.089.930MPa0.050.10.42.215.3

0.1MPa400℃600℃500

℃

300℃

200℃壓強氨含量溫

度V％10不同條件下平衡混合氣中氨的含量(體積分數(shù))31.457.20-----在合成氨工業(yè)中，增大體系的壓強：

既有利于加快反應(yīng)速率，又有利于提高平衡混合物中氨氣的體積分數(shù)。-----在合成氨工業(yè)中，21100MPaH2N2NH3實驗資料記載：體系壓強過大

1、生產(chǎn)設(shè)備要求耐壓力大，材料需求過高，影響綜合經(jīng)濟效益；2、高壓下氫氣小分子能穿透容器壁外溢。100MPaH2N2NH3實驗資料記載：體系壓強過大

1、22體系壓強（MPa）0.60.50.40.30.20.1NH3%20406080100

一定溫度下，壓強增大時氨的平衡含量是否一定顯著變化？體系壓強（MPa）0.60.50.40.30.20.1NH323---目前，我國合成氨工中，采用的壓強：20MPa---50MPa---目前，我國合成氨工中，采用的壓強：20MPa-2410MPa不同條件下平衡混合氣中氨的含量(體積分數(shù))(原料其中N2和H2的體積比是1:3)31.457.579.892.698.8100MPa23.142.265.284.295.460MPa9.119.138.264.286.420MPa4.510.625.152.081.513.826.447.071.089.930MPa0.050.10.42.215.3

0.1MPa400℃600℃500

℃

300℃

200℃壓強氨含量溫

度％10不同條件下平衡混合氣中氨的含量(體積分數(shù))31.457.25H2、N2合成

氨氣造氣水煤氣法制取H2凈化反應(yīng)需H2N2分離液態(tài)氨多余N2、H2循環(huán)使用現(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？H2、N2合成

氨氣造氣水煤氣法制取H2凈化反應(yīng)需H2N2分26

1、合成氨工業(yè)中，原料氣（N2、H2及CO、NH3的混合氣）在進入合成塔前常用醋酸二氨合銅（Ⅰ）溶液來吸收原料中的CO，其反應(yīng)是：Cu(NH3)2Ac（aq）+CO(g)+NH3(g)Cu(NH3)3Ac·CO（aq)△H＜0（1）必須除去原料氣中CO的原因是什么？（2）醋酸二氨合銅（Ⅰ）吸收CO的適宜條件是什么？（3）吸收CO后的醋酸銅氨液，經(jīng)過適當處理又可再生，恢復(fù)其吸收CO的能力以循環(huán)使用，醋酸銅氨液再生的適宜條件是什么？請分析下列問題：即時反饋1、合成氨工業(yè)中，原料氣（N2、H2及CO、NH3的混272、Fenton法常用于處理含難降解有機物的工業(yè)廢水，通常是在調(diào)節(jié)好PH和濃度的廢水中加入H2O2，所產(chǎn)生的羥基自由基能氧化降解污染物?，F(xiàn)運用該方法降解有機污染物p-CP，探究有關(guān)因素對該降解反應(yīng)速率的影響。[實驗設(shè)計]控制p-CP的初始濃度相同，恒定實驗溫度在298K或313K（其余實驗條件見下表），設(shè)計如下對比試驗。（1）請完成以下實驗設(shè)計表（表中不要留空格）。實驗編號實驗?zāi)康腡/KPHc/10-3mol·L-1H2O2Fe2+①為以下實驗作參考29836.00.30②探究溫度對降解反應(yīng)速率的影響③298106.00.3031336.00.30探究PH對降解反應(yīng)速率的影響2、Fenton法常用于處理含難降解有機物的工業(yè)廢水，通常是28[數(shù)據(jù)處理]實驗測得p-CP的濃度隨時間變化的關(guān)系如右上圖。（2）請根據(jù)右上圖實驗①曲線，計算降解反應(yīng)在50~150s內(nèi)的反應(yīng)速率：（p-CP）=

mol·L-1·s-1[解釋與結(jié)論]（3）實驗①、②表明溫度升高，降解反應(yīng)速率增大。但溫度過高時反而導(dǎo)致降解反應(yīng)速率減小，請從Fenton法所用試劑H2O2的角度分析原因：

。（4）實驗③得出的結(jié)論是：PH等于10時，

。[思考與交流]（5）實驗時需在不同時間從反應(yīng)器中取樣，并使所取樣品中的反應(yīng)立即停止下來。根據(jù)上圖中的信息，給出一種迅速停止反應(yīng)的方法：

8×10-6H2O2高溫條件下易分解取樣后加入NaOH溶液中，調(diào)節(jié)PH約為10，反應(yīng)可以迅速停止反應(yīng)速率趨近于0[數(shù)據(jù)處理]實驗測得p-CP的濃度隨時間變化的關(guān)系如右上圖。293、超音速飛機在平流層飛行時，尾氣中的會破壞臭氧層?？茖W(xué)家正在研究利用催化技術(shù)將尾氣中的和轉(zhuǎn)變成和，化學(xué)方程式如下：為了測定在某種催化劑作用下的反應(yīng)速率，在某溫度下用氣體傳感器測得不同時NO和CO濃度如表：3、超音速飛機在平流層飛行時，尾氣中的會破壞臭氧層?？茖W(xué)家正30請回答下列問題（均不考慮溫度變化對催化劑

催化效率的影響）：（1）在上述條件下反應(yīng)能夠自發(fā)進行，則反應(yīng)的

0（填寫“>”、“<”、“=”）（2）前2s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)K=

。（4）假設(shè)在密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，達到平衡時下列措施能提高NO轉(zhuǎn)化率的是

。A．選用更有效的催化劑B．升高反應(yīng)體系的溫度C．降低反應(yīng)體系的溫度D．縮小容器的體積＜1.88×10-6mol/L·s5000BC請回答下列問題（均不考慮溫度變化對催化劑

催化效率的影響）：31（5）研究表明：在使用等質(zhì)量催化劑時，增大催化劑比表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率。為了分別驗證溫度、催化劑比表面積對化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律，某同學(xué)設(shè)計了三組實驗，部分實驗條件已經(jīng)填在下面實驗設(shè)計表中。實驗編號T/℃NO起始濃度/mol/LCO起始濃度/mol/L催化劑的表面積/m