第08講化學反應(yīng)速率的調(diào)控

/學斗目標￥

i.通過工業(yè)合成氨適宜條件的選擇與優(yōu)化，認識化學反應(yīng)速率和化學平衡的綜合調(diào)控在

生產(chǎn)、生活和科學研究中的重要作用。

2.在合成氨適宜條件的討論中，形成多角度分析化學反應(yīng)和化工生產(chǎn)條件的思路，體會

化學反應(yīng)原理的應(yīng)用價值。

||產(chǎn)學習重

合成氨反應(yīng)中化學反應(yīng)速率和化學平衡的綜合調(diào)控。

［御學習難:!

形成多角度調(diào)控化學反應(yīng)的思路。

［函基礎(chǔ)知識

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f

1.化工生產(chǎn)適宜條件選擇的一般原則

條件原則

從化學反應(yīng)速率分析既不能過快，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,又要注意對二者影響

從化學平衡移動分析

的矛盾性

從原料的利用率分析增加易得廉價原料，提高難得高價原料的利用率，從而降低生產(chǎn)成本

從實際生產(chǎn)能力分析如設(shè)備承受高溫、高壓能力等

從催化劑的使用活性分

注意催化劑的活性受溫度的限制

析

2.控制反應(yīng)條件的基本措施

控制化學反應(yīng)速率的措通過改變反應(yīng)體系的溫度、溶液的濃度、氣體的壓強（或濃度）、固體

施的表面積以及使用催化劑等途徑調(diào)控反應(yīng)速率

通過改變可逆反應(yīng)體系的溫度、溶液的濃度、氣體的壓強（或濃度）等

提高轉(zhuǎn)化率的措施

改變可逆反應(yīng)的限度，從而提高轉(zhuǎn)化率

一、工業(yè)合成氨的生產(chǎn)條件的選擇

1.合成氨反應(yīng)的特點

N2(g)+3H2(g)--2NH3(g)

合成氨反應(yīng)

已知298K時：AH=-92.4kJ-mol-1,AS=-198.2J-moF^K"1

自發(fā)性常溫（298K）下，NH—TNS0,能_________進行

可逆性反應(yīng)為________反應(yīng)

熔變AH<0,是放熱反應(yīng)

體積變化（牖變）AS<0,正反應(yīng)是氣體體積________的反應(yīng)

2.濃度、溫,度、壓強、催化劑對反應(yīng)速率和氨的含量的影響

根據(jù)合成氨反應(yīng)的特點，利用我們學過的影響反應(yīng)速率的因素和勒夏特列原理分析應(yīng)如何

選擇反應(yīng)條件，以增大合成氨的反應(yīng)________、提高平衡混合物中的含量，請?zhí)顚懴?/p>

表。

影響因素

對合成氨反應(yīng)的影響

濃度溫度壓強催化劑

增大合成氨的反應(yīng)速率反應(yīng)________溫______壓

,________反應(yīng)物濃度使用

速率度強

提高平衡混合物中中氨的含增大反應(yīng)物濃度，________溫______壓

無影響

量降低生成物濃度度強

合成氨生產(chǎn)中的有關(guān)數(shù)據(jù)

不同條件下，合成氨反應(yīng)達到化學平衡時反應(yīng)混合物中氨的含量（體積分數(shù)）

氨的含量/%

溫度/七

0.1MPa10MPa20MPa30MPa60MPa100MPa

20015.381.586.489.995.498.8

3002.2052.064.271.084.292.6

4000.4025.138.247.065.279.8

5000.1010.619.126.442.257.5

6000.054.509.1013.823.131.4

了

、

然

々

三

世

二

X

N

/MPa

壓強

9

>0

0——

O

O一

0

7

興-

0

_

/

-

公o

0

會-

三

0

三-

4

-

右0

3

X

N

體積

氨的的

平衡時

Pa下

10M

意圖

變化示

壓強的

分數(shù)隨

的體積

時氨的

下平衡

400℃

意圖

變化示

溫度的

分數(shù)隨

析

數(shù)據(jù)分

3.

的含

合物中

平衡混

：3）,

為1

積比

2的體

2和H

始時N

下（初

和

同溫度

在不

量的

氨的含

合物中

平衡混

;提高

是、

條件

率的

應(yīng)速

高反

析，提

據(jù)分

驗數(shù)

量實

。

一致的

上是不

措施

這一

逼度

者在

。二

、

是

件

條

條件

的適宜

成氨

工業(yè)合

4.

越好

強越大

，壓

移動

正向

平衡

又能使

速率，

反應(yīng)

增大

可以

強既

大壓

①增

原理分

增加

大，會

力越

的動

所需

和N2

縮H2

高，壓

求越

的要

設(shè)備

大，對

強越

②壓

析

濟效益

綜合經(jīng)

能降低

，并可

投資

生產(chǎn)

壓強

a

__MP

____

強為_

用的壓

一般采

氨廠

合成

我國

目前，

選用條

件

量

氨的含

合物中

平衡混

于提高

_有利

____

①__

原理分

溫度