高中化学-第一单元-课题2人工固氮技术-合成氨课件-新人教版选修2.ppt
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- 关 键 词:
- 高中化学 第一 单元 课题 人工 固氮 技术 合成氨 课件 新人 选修
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1、课题课题2人工固氮技术人工固氮技术合成氨合成氨课程标准导航课程标准导航1.理解如何应用化学反应速率和化学平衡原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。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、了解合成氨生产的一般流程和反应原理、反应条件等。反应条件等。3通过合成氨的学习,体现化工生产的过通过合成氨的学习,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,体现实验室研究与实际生产之间转化过程。程。新知初探自学导引新知初探自学导引自主学习自主学习氮的固定指的是将氮的固定指的是将_氮转变为氮转变为_氮的方法。氮的方法。一、合成氨的反应原理一、合成氨
2、的反应原理游离态游离态化合态化合态1.如下图为合成氨的实验装置如下图为合成氨的实验装置加热试管中的铁丝绒至红热后注入氢气和氮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,可以看到湿润的气的混合气体,可以看到湿润的pH试纸变试纸变_色。色。蓝蓝放热放热铁铁400500 1030想一想想一想工业合成氨的反应特点是什么?工业合成氨的反应特点是什么?提示:提示:(1)体积减小的反应;体积减小的反应;(2)放热反应;放热反应;(3)反应条件为高温、高压、催化剂。炉反应条件为高温、高压、催化剂。炉(造造气气)、接触室、接触室(催化氧化室催化氧化室)、吸收塔。、吸收塔。二、合成氨的基本生产过程二、合成
3、氨的基本生产过程1.制备合成氨的原料气制备合成氨的原料气(1)制取制取N2:物理方法为将空气:物理方法为将空气_,蒸,蒸发分离出氧气。发分离出氧气。化学方法为碳在空气中燃烧,化学方法为碳在空气中燃烧,O2充分反应后充分反应后除去除去CO2制取氮气。制取氮气。液化液化(2)制取制取H2:用水蒸气通过赤热的煤层,使水蒸气与碳用水蒸气通过赤热的煤层,使水蒸气与碳反应制得。主要反应为反应制得。主要反应为 _。也可用石油、天然气、焦炉气、炼厂气中也可用石油、天然气、焦炉气、炼厂气中的碳氢化合物与水蒸气在催化剂作用下制的碳氢化合物与水蒸气在催化剂作用下制备。主要反应为备。主要反应为_。CH2O=COH2
4、CH4H2O=3H2CO,CH42H2O=4H2CO22.原料气净化处理原料气净化处理(1)原料气净化的原因是有些杂质可使催化原料气净化的原因是有些杂质可使催化剂剂“中毒中毒”。(2)用稀氨水吸收用稀氨水吸收H2S杂质:杂质:_。(3)使使CO变成变成CO2:_。(4)除去除去CO2(用用K2CO3溶液吸收溶液吸收):_。NH3H2OH2S=NH4HSH2OCOH2O=CO2H2K2CO3CO2H2O=2KHCO33.将原料气合成氨与分离将原料气合成氨与分离从合成塔出来的混合气体,氨气占总体积的从合成塔出来的混合气体,氨气占总体积的15%,要把混合气体通过冷凝器、,要把混合气体通过冷凝器、_,
5、再导入液氨贮罐。再导入液氨贮罐。分离器分离器三、合成氨工业的发展三、合成氨工业的发展1.原料及原料气的净化原料及原料气的净化原料气之一的氮气来自原料气之一的氮气来自_,目前氢气,目前氢气主要通过不同的主要通过不同的_态态(煤和焦炭煤和焦炭)、液态、液态(石油中提炼的石脑油、重油石油中提炼的石脑油、重油)、气态、气态(天然气、天然气、焦炉气焦炉气)可燃物为原料制取。可燃物为原料制取。2.催化剂的改进催化剂的改进多年来一直用多年来一直用_作催化剂,目前有作催化剂,目前有采用采用_为基础活性物质的新型催化剂。为基础活性物质的新型催化剂。空气空气固固磁铁矿磁铁矿钌钌3.环境保护环境保护(1)废渣:可用
6、作原料。废渣:可用作原料。(2)废气:主要是废气:主要是 _和和 _等有害等有害气体,对气体,对H2S的处理,可用的处理,可用_法法(选选择性催化氧化择性催化氧化)、_法法(用溶剂吸收浓用溶剂吸收浓缩缩),CO2可用来生产尿素和碳铵等。可用来生产尿素和碳铵等。H2SCO2直接氧化直接氧化循环循环(3)废液:主要是含废液:主要是含_和含氨的污水,和含氨的污水,处理含氰化物污水主要有处理含氰化物污水主要有_、加压、加压水解、氧化分解、水解、氧化分解、_、反吹回炉等方、反吹回炉等方法。处理含氨废水可用蒸馏的方法回收,也可法。处理含氨废水可用蒸馏的方法回收,也可用用_治理。治理。氰化物氰化物生化生化化
7、学沉淀化学沉淀离子交换法离子交换法自主体验自主体验1.合成氨所需的原料是合成氨所需的原料是()水水空气空气焦炭焦炭铁触媒铁触媒ABC D全部全部解析:选解析:选C。铁触媒是合成氨的催化剂,不。铁触媒是合成氨的催化剂,不属于原料。属于原料。2.(2012长沙高二检测长沙高二检测)合成氨工业中控制合成氨工业中控制的反应条件应的反应条件应()A温度越高越好温度越高越好B压强越大越好压强越大越好C混合气体中氢气含量越高越好混合气体中氢气含量越高越好D所选的催化剂活性越大越好所选的催化剂活性越大越好实际上在合成氨的工业生产中,压强不能太实际上在合成氨的工业生产中,压强不能太大,否则能耗太高,并且对设备的
8、要求高。大,否则能耗太高,并且对设备的要求高。而根据化学平衡移动原理,此反应温度越低而根据化学平衡移动原理,此反应温度越低越有利于平衡向正方向移动,但温度太低,越有利于平衡向正方向移动,但温度太低,则催化剂的催化活性不能很好地发挥,反应则催化剂的催化活性不能很好地发挥,反应速率太慢;为解决上述矛盾,一般选择使催速率太慢;为解决上述矛盾,一般选择使催化剂活性最大时的温度。化剂活性最大时的温度。3.为了进一步提高合成氨的生产效率,科研为了进一步提高合成氨的生产效率,科研中具有开发价值的是中具有开发价值的是()A研制高温下活性较大的催化剂研制高温下活性较大的催化剂B寻求寻求NH3的新来源的新来源C研
9、制低温下活性较大的催化剂研制低温下活性较大的催化剂D研制耐高温高压的新型材料建造合成塔研制耐高温高压的新型材料建造合成塔解析:选解析:选C。合成氨的反应是放热反应,降。合成氨的反应是放热反应,降低温度有利于提高合成氨的生产效率。低温度有利于提高合成氨的生产效率。要点突破讲练互动要点突破讲练互动探究导引探究导引运用化学反应速率和化学平衡原理的运用化学反应速率和化学平衡原理的有关知识,同时考虑合成氨生产中的动力、材有关知识,同时考虑合成氨生产中的动力、材料、设备等因素如何选择合成氨的适宜生产条料、设备等因素如何选择合成氨的适宜生产条件?件?合成氨工业生产及适宜条件合成氨工业生产及适宜条件的选择的选
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