第4节 化学反应条件的优化————工业合成氨【学以致用】（表二）工业合成氨适宜条件的选择
【教学目标】
１.了解如何应用化学反应速率和化学平衡原理分析合成氨的适宜条件；
２.了解应用化学反应原理分析化工生产条件的思路和方法，体验实际生产条件的选择与理论分析的差异；
３通过对合成氨适宜条件的分析，认识化学反应速率和化学平衡的控制在工业生产中的重要作用。
【教学重难点】：应用化学反应速率和化学平衡原理选择合成氨的适宜条件。 【课前预习区】
假如你是合成氨工厂的厂长，根据所学知识，讨论如何加快合成氨反应的速率？若要提高合成氨的产量，还应该考虑什么？ 【课堂互动区】
【交流·研讨1】分析合成氨反应的特点:
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)
已知298K时: △H= -92.2KJ·mol—1
， △S = -198.2J·K—1
·mol—1
【结论】：一、合成氨反应特点
（1）__ ___反应 （2）正反应为__ ___反应
（3）正反应为气体体积___ 的反应
（4）常温下(298K)为___ __（“可以” “不可以”）自发的反应
【问题】分析工业生产主要考虑 哪些问题？
另外还要考虑生产中的消耗能源、原料来源、设备条件、环境保护等因素。
【温故知新】影响化学反应速率和化学平衡的重要因素有哪些?（表一）
化学反应速率 化学平衡 气体压强 温度 催化剂 浓度
1
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) 使NH3生产的快 使NH3生产的多 H= -92.2KJ·mol-1 即：速率分析 即：平衡分析 气体压强 温度 催化剂 反应物的浓度 2】（表三）
研讨的内容 研讨的问题 研讨结果 1、既然增大压强既可提高反应速率，又可提高氨的压强怎么定？ 产量，那么在合成氨工业中压强是否越大越好？ 2、既然降低温度有利于平衡向生成氨的方向移动，温度怎么选 那么生产中是否温度越低越好？ 择？ 3、 催化剂对化学平衡的移动没有影响， 在合成氨要不要用催化 工业中要不要使用催化剂，为什么？ 剂？
条件 -1Ea /KJ.mol k(催)/k(无)反应速率常数 无催化剂 335 123.4×10(700k) 使用Fe催化剂 167 .自学.解决】
【交流·研讨
【数据支持】催化剂对合成氨反应速率的影响【思考实验研究表明，在特定条件下，合成氨反应的速率与反应的物质的浓度的关系为:
【思考】从反应条件的选择的角度分析:你认为合成氨工业的发展方向是怎样的？
1. 5
ν =κC(N2)C(H2)C(NH3) ，
—1
2NH3(g) -1-1６-1-2阅读课本第68页，分析下列问题，完善下表（1）各物质的浓度对反应速率有哪些影响？
【信息支持】 合成氨反应是一个可逆反应: N2(g)+3H2(g) -1 （2）增大哪种反应物的浓度对反应速率影响更大一些？氨为什么要及时分离？（3）氮气和氢气投料比为什么是 1:2.8 ? （4）氮气氢气为什么循环使用？【结论】（表四）
已知298K时: △H= -92.2KJ·mol △S = -198.2J·K·mol 298K下合成氨反应的平衡常数K为４.１×１０（mol·L)
二、合成氨的适宜条件的选择
条件 压强 温度 催化剂 浓度
【小结·反思】
【迁移应用】：已知2SO2(g)+O2(g) 不同压强SO2的转化率（%） 1.01×10Pa 450℃ 97.5% 500℃ 85.5% 5
2SO3 (g) △H＜0 其实验数据见表
工业合成氨的适宜条件
5.05×10Pa 98.9% 92.9% 51.01×10Pa 99.2% 94.9% 65.05×10Pa 99.6% 97.7% 61.01×10Pa 99.7% 98.3% 7（1）从理论上分析，为了使二氧化硫尽可能转化为三氧化 硫，可控制的条件
是
工业上利用某可逆反应生产产品：
（2）实际生产中，选定400℃～500℃作为操作温度其原因是
1、一般要使用催化剂：这样可以大大加快化学反应速率，提高生产效率，也提高了经济效益；
。
2、选择合适的温度：该温度是催化剂活性最大的温度；
3、选择合适的压强：既要考虑化学反应速率和化学平衡，还要考虑动力、材料、设备等。
（3）实际生产中，采用的压强为常压，其原因是
（即：不能只追求高反应速率，也不能只追求高转化率，而应寻找以 较高的反应速率获得适当的平衡转化率的反应条件。还应该考虑 原料的价格、未转化的反应物的循环使用、反应热的综合利用等问题。）
2
（4）在生产中，通入过量空气的目是
。
(5)尾气中有SO2必须回收是为了 。
3
高中化学《化学反应条件的优化——工业合成氨》精品教案
