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化学反应速率和化学平衡. 知识提纲:. 一、化学反应速率. 浓度. 1 、化学反应速率. 压强. 温度. 2 、影响反应速率的条件. 催化剂. 二、化学平衡. 其它. 1 、定义. 浓度. 压强. 2 、影响平衡的条件. 温度. 3 、等效平衡. 适宜条件选择. 三、合成氨简介. 合成氨工艺流程. 外界条件对化学反应速率影响的规律. 浓度、压强、温度、催化剂. 是影响化学反应速率的 四大因素. 此外还有 光、超声波、激光、放射性、电磁波、 反应物的颗粒的大小 、扩散速率、溶剂效应 等也影响了反应速率。. 影响 结果. 外界 条件改变.
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化学反应速率和化学平衡 知识提纲: 一、化学反应速率 浓度 1、化学反应速率 压强 温度 2、影响反应速率的条件 催化剂 二、化学平衡 其它 1、定义 浓度 压强 2、影响平衡的条件 温度 3、等效平衡 适宜条件选择 三、合成氨简介 合成氨工艺流程
浓度、压强、温度、催化剂 是影响化学反应速率的四大因素 此外还有光、超声波、激光、放射性、电磁波、反应物的颗粒的大小、扩散速率、溶剂效应等也影响了反应速率。
影响 结果 外界 条件改变 课堂练习 1 、试将外界条件对反应速率的影响结果 填入下表中:
速率 时间 2、把镁条投入到装有盐酸的敞口容器中,产生H2的速率可由下图表示,在下列因素中: ①盐酸的浓度;②镁条的表面积; ③溶液的温度;④Cl-的浓度。 影响反应速率的因素是( ) (A)①④ (B) ③④ (C) ①②③ (D) ②③ C
3、在一定条件下,NO能跟H2发生如下反应: 2NO+2H2== N2+2H2O。经研究,上述反应是按 以下三步反应进行的总反应(括号中是该条件 下反应的相对速率): ① 2NO+H2== N2O+H2O(慢) ② 2N2O == 2N2+O2(快) ③ 2H2+O2== 2H2O(更快) 以上总反应的速率主要取决于三步反应中 的( ) (A)① (B) ② (C) ③ (D) ②③ A
4、已知在一定条件下发生下列反应2X+W=Y+Z Y+N= W+Z则总反应方程式为__________。其中X为________ W为________ Y为___________。 反应物 2X+N=2Z 中间产物 催化剂
化学平衡状态 在一定条件下的可逆反应里,正反应 速率和逆反应速率相等,反应混合物中各 组分的浓度保持不变的状态,称为化学平 衡状态。(包括哪些平衡?) 概念的理解: 前提 是一定条件下的可逆反应 实质 是ひ正=ひ逆 ≠ 0 标志 是反应混合物中各组分的浓度 保持不变,而不是各组分浓度 之间存在某种比例关系
勒夏特列原理: ——化学平衡移动原理 及其应用 若改变影响平衡的一个 条件(浓度、压强、温度), 平衡就向能够减弱这种改变 的方向移动。
20MPa~50MPa 铁触媒 5000C N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) 体积分数、质量分数、及物质的量分数大小关系的判断 • 一定温度下,往某固定体积的容器内充入amolN2和3amolH2,达平衡后,测得N2的体积分数为b%,再往里充入1molN2,再次达到平衡,问1、平衡常数如何改变?2、N2的体积分数_______ b% ?NH3呢?
合成氨适宜条件的选择 在实际生产中,需要综合考虑反应速率、化学平衡、原料选择、产品和设备等各方面的情况,还要兼顾实际条件和生产成本,以确定最佳生产条件。 合成氨的反应原理为: N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) (正反应为放热反应),这是一个气体体积缩小的、放热的可逆反应。 (1)催化剂:催化剂虽不能改变化学平衡,但可加快反应速率,提高单位时间内的产量。 (2)温度:升高温度可加快反应速率,但从平衡移动考虑,此反应温度不宜太高。选择温度的另一个重要因素是要使催化剂的活性最大。(即催化剂的活性温度)
20MPa~50MPa 铁触媒 5000C N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) 3、压强:无论是反应速率,还是化学平衡,都要求压强 要大,但生产设备又不能承受太大的压强,而且压力越大, 消耗的动力越大、能源越多。 4、浓度:在实际生产过程中,不断补充N2和H2,及时分离出NH3,不但可以加快反应速率,还能使平衡右移,提高NH3的产量。 二、合成氨的适宜条件 浓度:nN2 :nH2> 1:3,以提高H2的利用率。 压强:20MPa~50MPa 温度:5000C左右(此时催化剂的活性最大) 催化剂:铁触媒 反应原理为:
N2、H2 原料 气体 净化 压缩 合成 分离 液氨 Δ C+H2O(气) CO+H2 CO+H2O(气) CO2+H2 催化剂 Δ 三、合成氨工业的简要流程 四、原料气的制取 N2:方法Ⅰ:液化空气( N2先逸出) 方法Ⅱ:消耗空气中的O2(例:C+O2=CO2,除去 CO2可得N2) H2:水煤气法