二章节化学反应方向限度和速率.ppt
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1、第二章化学反应的方向、限度和速率第二章化学反应的方向、限度和速率 第四节第四节化学反应条件的优化化学反应条件的优化工业合成氨工业合成氨复复习习影响化学反应速率和化学平衡影响化学反应速率和化学平衡的重要因素有哪些的重要因素有哪些? 化学反应速率化学反应速率 化学平衡化学平衡 浓度浓度气体压强气体压强温度温度催化剂催化剂温度越高温度越高,反应速反应速率越大率越大压强越大压强越大,反应速反应速率越大率越大催化剂加快反应速率催化剂加快反应速率反应物浓度越大反应物浓度越大,反反应速率越大应速率越大升高温度升高温度,平衡向吸平衡向吸热方向移动热方向移动增大压强增大压强,平衡向气态物平衡向气态物质系数减小的
2、方向移动质系数减小的方向移动催化剂对平衡无影响催化剂对平衡无影响增大反应物浓度增大反应物浓度,平平衡正向移动衡正向移动弗里茨弗里茨哈伯与合成氨哈伯与合成氨 合成氨从第一次实验室研制到工业化投产经历合成氨从第一次实验室研制到工业化投产经历了约了约150150年的时间。德国科学家哈伯在年的时间。德国科学家哈伯在1010年的时间内年的时间内进行了无数次的探索,单是寻找高效稳定的催化剂,进行了无数次的探索,单是寻找高效稳定的催化剂,2 2年间他们就进行了多达年间他们就进行了多达65006500次试验,测试了次试验,测试了25002500种种不同的配方,最后选定了一种合适的催化剂不同的配方,最后选定了一
3、种合适的催化剂-铁,铁,使合成氨的设想在使合成氨的设想在19131913年成为工业现实。鉴于合成年成为工业现实。鉴于合成氨工业的实现,瑞典皇家科学院于氨工业的实现,瑞典皇家科学院于19181918年向哈伯颁年向哈伯颁发了诺贝尔化学奖。发了诺贝尔化学奖。【交流交流研讨研讨】合成氨反应是一个可逆反应合成氨反应是一个可逆反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)已知已知298K时时:H=-92.2KJmol-1S=-198.2JK-1mol-1请根据正反应的焓变和熵变分析请根据正反应的焓变和熵变分析298K下合成氨反应能否自发进行下合成氨反应能否自发进行?298K下合成氨反应的平衡常数下合成氨反应
4、的平衡常数K为为.(molL-1)-2H-TS=33.14KJmol-1,反应能自发进行。,反应能自发进行。合成氨反应的特点:合成氨反应的特点:可逆反应可逆反应正反应正反应气态物质系数减小气态物质系数减小正反应是放热反应正反应是放热反应熵减小的反应熵减小的反应一、合成氨反应的限度一、合成氨反应的限度N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H-92.2kJ/mol(1体积体积)(3体积体积)(2体积体积)S = -198.2JS = -198.2JK-1K-1mol-1mol-1请利用化学平衡移动的知识分析什么条件下有利请利用化学平衡移动的知识分析什么条件下有利于氨的合成。于氨的合成。降低温度和增
5、大压强。降低温度和增大压强。1:11:21:31:41:51:60.60.50.40.30.20.1NH3%N2:H2_温温度度、_压压强强有利于化学平衡有利于化学平衡向向生成氨的方生成氨的方向移动向移动,N2、H2体积体积比为比为_时平衡混合物中氨的含量最高时平衡混合物中氨的含量最高。增大降低1:3二、合成氨反应的速率二、合成氨反应的速率由平衡移动原理可知,合成氨的反应要在高压低温的由平衡移动原理可知,合成氨的反应要在高压低温的条件下进行才能得到较高的产率,但是高压对设备提条件下进行才能得到较高的产率,但是高压对设备提出了苛刻的要求,而反应温度的降低势必延长达到平出了苛刻的要求,而反应温度的
6、降低势必延长达到平衡的时间,致使生产效率降低,失去工业化生产的意衡的时间,致使生产效率降低,失去工业化生产的意义。因此寻找最佳的生产条件是时,除了考虑反应的义。因此寻找最佳的生产条件是时,除了考虑反应的限度外还要研究采取你那些措施来提高化学反应速率。限度外还要研究采取你那些措施来提高化学反应速率。【交流交流研讨研讨】1 1、你你认为可以通过控制那些反应条件认为可以通过控制那些反应条件来提高合来提高合成氨反应的速率?成氨反应的速率?2 2、实验实验研究研究表明表明,在特定条件下,合成氨反应在特定条件下,合成氨反应的速率与反应的物质的浓度的关系为的速率与反应的物质的浓度的关系为: : =C(N2)
7、C1.5(H2)C-1(NH3)请你根据关系式分析:各物质的请你根据关系式分析:各物质的浓度浓度对对反反应速率有哪应速率有哪些影响?可以采取哪些措施来提高反应速率?些影响?可以采取哪些措施来提高反应速率?3 3、请你根据下表所给的数据分析催化、请你根据下表所给的数据分析催化剂对合成氨反应速率的影响:剂对合成氨反应速率的影响:催化剂对合成氨反应速率的影响条件条件 E /KJ/molk(催催)/k(无无)无催化剂无催化剂3353.41012(700k)使用使用Fe催化剂催化剂1671.升升高温高温度度2.增大增大压压强强3.增大反应物浓度增大反应物浓度4.使用催化剂使用催化剂5.增大增大N2H2浓
8、度浓度,将氨及时从将氨及时从混合气中分离出去混合气中分离出去使用催化剂可使合成氨反应的速率提使用催化剂可使合成氨反应的速率提高高上万亿上万亿倍。倍。合成氨的适宜条件的选择生成生成物物氨的浓度氨的浓度反应物的浓度反应物的浓度催化剂催化剂温度温度压强压强速率分析速率分析使使NH3生产生产得得快快外界条件外界条件高压高压高温高温使用使用增大浓度增大浓度减小浓度减小浓度平衡分析平衡分析使使NH3生产生产得得多多高压高压低温低温无影响无影响增大浓度增大浓度减小浓度减小浓度【交流交流研讨研讨】 研讨的内容研讨的内容研讨的问题研讨的问题1、既然增大压强既可提、既然增大压强既可提高反应速率,又可提高氨高反应速
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- 章节 化学反应 方向 限度 速率