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12 第九课 合成氨的适宜条件

免费读1260字2024-07-22

  老师:同学们,20世纪科学技术迅猛发展,化学学科取得了许多重大突破性进展,工业合成安是其中之一。正如诺贝尔化学奖得主希伯格这样说,无论过去、现在和可预见的将来,再也不能找到任何一门其他工业,比化肥工业更直接关系到国计民生。无论从经济的发展还是人类的进步而言,合成安的发明都是20世纪科学领域中最辉煌的成就之一。

  老师:工业合成氨的巨大成功解决了因人口增长所需要的粮食问题。据联合国粮农组织的统计,化肥对粮食生产的贡献率占40%左右。如果没有工业合成氨的发明,地球上将有50%的人处于饥饿状态,我国也不可能以占世界7%的耕地养活占世界20%亿的人口。因研究合成纲反应及其工业化,三次诺贝尔化学奖授予,这一领域的突破便是最好的证明之一。1913年由哈勃和波斯合作成功实现了合成安的工业化生产,哈勃也因此获得了1918年的诺贝尔化学奖。而后波湿改进了既能承受高温又能承受高压的氨合沉塔,并将高压技术引入化学工业而荣获。1931年诺贝尔化学甲。ITER因成功描述合成胺化学反应的围观过程并建立表面化学研究方法而荣获2007年诺贝尔化学奖。三位德国化学家对合成安的研究先后持续了一个多世纪,从实验室到工业化,由宏观到围观,体现了奋力攻坚的勇气和高度创新的精神。氮气和氢气合升氨的反应看起来十分简单。为什么合成氨的工业化生产会经历如此漫长的发展过程?合成柑工厂为什么需要那么庞大而复杂的生产设备?要实现合成氨工业化生产,必须确立并满足合适的反应条件。下面我们将应用化学反应速率和化学平衡的有关知识,结合工业生产实际,共同来探讨这些问题。请同学们根据合成氨的热化学方程式,分析合成氨的反应有哪些特点。

  老师:氢气、氮气合成是一个可逆反应,正反应、放热反应后气体体积减小。在常温、常压下,合成鹌的反应进行得非常缓慢,几乎不能观察到达到平衡时氨的含量含很低。因此,如何提高化学反应速率和提高平衡混合物中氨的含量就成为工业合成氨生产十分突出的问题。请同学们根据合成苷反应的特点,思考提高化学反应速率和平衡混合物中胺的含量,应分别采取什么措施?

  老师:根据化学反应速率的有关知识,要增大合成氨反应的化学反应速率,可以采取升高温度、增大压强、使用催化剂以及增大氢气、氮气浓度的措施。根据化学平衡的有关知识,要提高平衡混合物中氨的含量,可以采取增大压强、降低温度、分离处安等措施。

  老师:请同学们进一步思考,从又快又多的角度综合考虑在确定合成胺的反应条件过程中遇到什么问题。

  老师:提高平衡混合物中氨的含量与加快化学反应速率所需要的反应条件有一致性的一面,如增大压强的。增大压强既能加快化学反应速率,也能促进化学平衡正向移动,有助提高混合物中氨的含量。但两者所需要的反应条件也有相互矛盾的一面,如温度等。从化学反应速率角度看,温度越高,速率越快,但温度越高,平衡正向进行程度越小,平衡混合物中胺的含量

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