课题2 人工固氮技术──合成氨.doc

课题2人工固氮技术-------合成氨学案目标要求：1.使学生理解如何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。2.了解合成氨生产的一般流程和反应原理、反应条件等。3.介绍合成氨，体现化工生产的过程，体现实验室研究与实际生产之间转化过程。学习过程：农作物需从土壤中摄取大量，必须施加氮肥。含氮化合物还用于制造、、、等。地壳中含氮量，大气中氮气占空气体积的。氮的固定指的是。一、合成氨的反应原理1.如下图合成氨装置加热试管中的铁丝绒至红热后注入氢气和氮气的混合气体，可以看到湿PH试纸变色2.用氢气和氮气合成氨的化学反应方程式是，属___________________反应。3.工业上，采用以为主的催化剂，在℃和_________Mpa的条件下合成氨。4.思考与交流（1）合成氨中，催化剂的主要作用是什么？（2）合成氨的适宜条件是什么？（3）选择适宜生产条件的原则是什么？（4）合成氨生产时，为什么不采用尽可能高的压强？通常采用10MPa~300MPa的压强？（5）实际生产中，为什么温度不能太高而采用适当高温（400～500℃）？（6）在高温高压下，为什么还要使用催化剂？5.请分析工业生产主要应考虑哪些问题？6.使用催化剂的应注意哪些特点？二、合成氨的基本生产过程1、合成氨三个主要步骤是（1）造气；（写出化学方程式，下同）（2）净化；（3）合成。2、制备合成氨的原料气（1）制取N2：物理方法为将空气，蒸发分离出。化学方法为碳在空气中燃烧，O2充分反应后除去CO2制取。（2）制取H2：①用和高温反应制得主要反应，。②也可用、、、中的碳氢化合物与水蒸汽在催化剂作用下制备。主要反应，。3.原料气净化处理（1）原料气净化的原因是什么？（2）用稀氨水吸收H2S杂质（3）使CO变成CO2（4）除去CO2（用K2CO3吸收）4将原料气合成氨与分离从合成塔出来的混合气体，氨气占总体积的，要把混合气体通过冷凝器，再导入液氨。5思考与交流（1）化学工业上常使没有反应的物质分离出来重复使用的主要原因是什么？（2）谈谈合成氨工业中还可进行哪些联合生产或深加工？三、合成氨工业的发展1.原料及原料气的净化原料气之一的氮气来自，目前氢气主要通过不同的____态（煤和焦炭）、态（石油提炼后的石脑油、重油）、态（天然气、焦炉气）可燃物为原料。2.催化剂的改进多年来一直用作催化剂，目前有采用为基础活性物质的新型催化剂。3.环境保护（1）废渣：可用作的原料。（2）废气：主要是和等有害气体，对H2S的处理，可用直接法（选择性催化氧化）、法（用溶剂吸收浓缩），CO2也可用来生产和等。（3）废液：主要是含和含的污水，处理含氰化物主要用有、加压、分解、沉淀、回炉等方法。处理氨废水可用的方法回收，也可用治理。[课堂巩固提高]1对于可逆反应H<0，下列说法正确的是（）A．达到平衡时反应物和生成物浓度一定相等B．达到平衡后加入氨气，重新达到平衡时，氨气的浓度比原平衡时减小C．达到平衡时，升高温度加快了吸热反应的速率，降低了放热反应的速率，所以反应向逆反应的速率移动D．加入催化剂可以缩短到达平衡的时间，这是因为加快了正反应的速率，而减慢了逆反应的速率2关于氨的合成工业的下列说法正确的是（）A.从合成塔出来的气体，其中氨气一般占15%，所以生产氨的工业的效率都很低B.由于NH3易液化，N2、H2可循环使用，则总的说来氨的产率很高C.合成氨工业的反应温度控制在400～500℃左右，目的是使平衡向正反应方向进行D.合成氨工业采用10MPa～30MPa，是因该条件下催化剂的活性最好3在合成氨工业中，为增加氨的日产量，下列变化过程中不能使平衡向右移动的是（）A.不断将氨分离出来B.使用催化剂C.采用500C左右的温度D.采用10～30MPa的压强4、下列有关合成氨工业的途述，可用勒夏特列原理来解释的是（）A、使用铁触媒，使N2和H2混合气体有利于合成氨B、高压比常压条件更有利于合成氨的反应C、5000C左右比室温更有利于合成氨的反应D、合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率5．工业合成氨的反应是在500℃左右进行，主要原因是（）A．500℃时反应速率最快B．500℃时的平衡浓度最大C．500℃时的转化率最高D．500℃时催化剂能发挥最大效力6（06高考·四川）四川有丰富的天然气资源。以天然气为原料合成尿素的主要步骤如下图所示（图中某些转化步骤及生成物未列出）：请填写下列空白：（1）已知0.5mol甲烷和0.5mol水蒸气在t℃，pkPa时，完全反应生成一氧化碳和氢气（合成气），吸收了akJ热量。该反应的热化学方程式是：。（2）在合成氨的实际生产过程中，常采取的措施之一是：将生成的氨从混合气体中即使分离出来，并将分离出氨后的氮气和氢气循环利用，同时补充氮气和氢气。请应用化学反应速率和化学平