高二化學(xué)蘇教版選修2課件：2-1 氨的合成

1、自主探究自主探究精要解讀精要解讀第一單元氨的合成第一單元氨的合成1N2與與H2生成生成NH3的反應(yīng)特點？的反應(yīng)特點？ 提示提示可逆反應(yīng)，即可逆反應(yīng)，即N2、H2與與NH3是一個共存體系。是一個共存體系。自主探究自主探究精要解讀精要解讀2影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡移動的因素？影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡移動的因素？ 提示提示(1)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素 濃度溫度壓強催化劑濃度溫度壓強催化劑 (2)影響化學(xué)平衡移動的因素影響化學(xué)平衡移動的因素 濃度壓強溫度濃度壓強溫度3從合成氨的經(jīng)濟(jì)效益考慮如何選擇恰當(dāng)?shù)臈l件？從合成氨的經(jīng)濟(jì)效益考慮如何選擇恰當(dāng)?shù)臈l件？ 提示提示要提高合成氨經(jīng)濟(jì)

2、效益，一要考慮反應(yīng)快慢要提高合成氨經(jīng)濟(jì)效益，一要考慮反應(yīng)快慢 二要考慮二要考慮N2與與H2的轉(zhuǎn)化率，所以合適的條件為溫度為的轉(zhuǎn)化率，所以合適的條件為溫度為500700 ，選擇中壓、適宜的催化劑，選擇中壓、適宜的催化劑，N2與與H2的投料比為的投料比為1 2.8時，生成的時，生成的NH3及時分離移出。及時分離移出。自主探究自主探究精要解讀精要解讀1了解合成氨的主要原理、原料、重要設(shè)備、流程和意義，知了解合成氨的主要原理、原料、重要設(shè)備、流程和意義，知道催化劑的研制對促進(jìn)化工發(fā)展的重大意義，認(rèn)識實際化工道催化劑的研制對促進(jìn)化工發(fā)展的重大意義，認(rèn)識實際化工生產(chǎn)技術(shù)問題的復(fù)雜性，增強技術(shù)意識。生產(chǎn)技術(shù)

3、問題的復(fù)雜性，增強技術(shù)意識。2從合成氨工業(yè)流程與技術(shù)出發(fā)了解化學(xué)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的具從合成氨工業(yè)流程與技術(shù)出發(fā)了解化學(xué)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的具體應(yīng)用，認(rèn)識化學(xué)學(xué)科發(fā)展對化工生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步的促進(jìn)作體應(yīng)用，認(rèn)識化學(xué)學(xué)科發(fā)展對化工生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步的促進(jìn)作用，認(rèn)識化學(xué)工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位。用，認(rèn)識化學(xué)工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位。 自主探究自主探究精要解讀精要解讀哈伯哈伯 高壓高壓 適宜溫度適宜溫度 催化劑催化劑 減小減小 放熱放熱 自主探究自主探究精要解讀精要解讀2合成氨反應(yīng)條件的選擇合成氨反應(yīng)條件的選擇 在合成氨生產(chǎn)中要綜合考慮在合成氨生產(chǎn)中要綜合考慮 、 、 、 與與 來確定來確定反應(yīng)的條件。反應(yīng)的條件。

4、 目前，工業(yè)上用目前，工業(yè)上用 作催化劑，在作催化劑，在 MPa、450 左右用氮、氫混合氣體進(jìn)行氨的合成，得到的平衡混合物左右用氮、氫混合氣體進(jìn)行氨的合成，得到的平衡混合物中，氨的含量約為中，氨的含量約為20%。反應(yīng)速率反應(yīng)速率催化劑工作溫度催化劑工作溫度反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率反應(yīng)裝置材料反應(yīng)裝置材料生產(chǎn)技術(shù)水平生產(chǎn)技術(shù)水平鐵觸媒鐵觸媒2050自主探究自主探究精要解讀精要解讀1.合成氨的工業(yè)流程合成氨的工業(yè)流程 (1)制備原料氣：合成氨的生產(chǎn)首先需要合成制備原料氣：合成氨的生產(chǎn)首先需要合成 。原料氣由。原料氣由體積比約為體積比約為1 3的的 和和 組成。組成。 (2)反應(yīng)前原料氣的處理：把

5、原料氣反應(yīng)前原料氣的處理：把原料氣 、 后送到合后送到合成塔。成塔。 (3)合成反應(yīng)：在一定條件下發(fā)生合成反應(yīng)，就可以得到含有合成反應(yīng)：在一定條件下發(fā)生合成反應(yīng)，就可以得到含有一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定質(zhì)量分?jǐn)?shù) 的平衡混合氣。的平衡混合氣。 (4)反應(yīng)后平衡混合氣體的處理：從合成塔里排出的平衡混合反應(yīng)后平衡混合氣體的處理：從合成塔里排出的平衡混合氣體中分離出氨氣后，把未反應(yīng)的氣體中分離出氨氣后，把未反應(yīng)的 送回合成塔送回合成塔循環(huán)利用。循環(huán)利用。原料氣原料氣氮氣氮氣氫氣氫氣加壓加壓預(yù)熱預(yù)熱氨氣氨氣氮、氫原料氣氮、氫原料氣自主探究自主探究精要解讀精要解讀2合成塔的構(gòu)造特點合成塔的構(gòu)造特點 原料氣從原料氣從

6、 進(jìn)入，向上流經(jīng)進(jìn)入，向上流經(jīng) 的環(huán)隙，至頂端后再進(jìn)的環(huán)隙，至頂端后再進(jìn)入入 。折流向下的氣體穿過。折流向下的氣體穿過 的管的管間，被加熱到間，被加熱到400 左右進(jìn)入第一層催化劑，經(jīng)反應(yīng)后溫度左右進(jìn)入第一層催化劑，經(jīng)反應(yīng)后溫度上升到上升到 左右。在第一、二層間，反應(yīng)氣與冷的左右。在第一、二層間，反應(yīng)氣與冷的 混合后進(jìn)入第二層催化劑，以此類推，最后的氣體從混合后進(jìn)入第二層催化劑，以此類推，最后的氣體從 排出，折流向上穿過中心管，再排出，折流向上穿過中心管，再經(jīng)經(jīng) 的管內(nèi)換熱后自的管內(nèi)換熱后自塔頂塔頂排出塔外。排出塔外。外筒外筒熱交換器熱交換器熱交換器熱交換器500 原料氣原料氣第四層催化劑底部

7、第四層催化劑底部熱交換器熱交換器塔底塔底自主探究自主探究精要解讀精要解讀 為什么氮氣氫氣的混合氣體送入合成塔前要壓縮？為什么氮氣氫氣的混合氣體送入合成塔前要壓縮？提示提示提高反應(yīng)物的濃度，能加快化學(xué)反應(yīng)速率，有利于提高反應(yīng)物的濃度，能加快化學(xué)反應(yīng)速率，有利于氨的合成。氨的合成。 合成氨是一個可逆反應(yīng)，從原料的利用率角度考慮，未合成氨是一個可逆反應(yīng)，從原料的利用率角度考慮，未反應(yīng)反應(yīng)N2和和H2如何處理？如何處理？提示提示循環(huán)使用循環(huán)使用【慎思慎思1】【慎思慎思2】自主探究自主探究精要解讀精要解讀 什么是固氮？常見的固氮方式有哪些？什么是固氮？常見的固氮方式有哪些？ 提示提示將空氣中的游離態(tài)的將

8、空氣中的游離態(tài)的N2轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的過程稱轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的過程稱“固固氮氮”，固氮方式有：生物固氮、自然固氮、化學(xué)固氮、人，固氮方式有：生物固氮、自然固氮、化學(xué)固氮、人工模擬生物固氮。工模擬生物固氮。 為什么為什么N2與與H2的投料之比為的投料之比為1 2.8而不是而不是1 3? 提示提示盡管盡管N2與與H2按按1 3反應(yīng)但是為了提高價格較高的反應(yīng)但是為了提高價格較高的H2的轉(zhuǎn)化率，可適當(dāng)增加的轉(zhuǎn)化率，可適當(dāng)增加N2的投量，故選擇的投量，故選擇1 2.8。 原料原料N2和和H2在進(jìn)合成塔前為什么凈化？在進(jìn)合成塔前為什么凈化？ 提示提示防止催化劑中毒。防止催化劑中毒。 【慎思慎思3】【慎思慎思4】【

9、慎思慎思5】自主探究自主探究精要解讀精要解讀自主探究自主探究精要解讀精要解讀常溫下，合成氨反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，所以合成氨的反應(yīng)特點：常溫下，合成氨反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，所以合成氨的反應(yīng)特點：所有的反應(yīng)物和生成物都是氣態(tài)，且該反應(yīng)為可逆反應(yīng)；氣所有的反應(yīng)物和生成物都是氣態(tài)，且該反應(yīng)為可逆反應(yīng)；氣體的物質(zhì)的量減少的熵減反應(yīng)；該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反體的物質(zhì)的量減少的熵減反應(yīng)；該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。應(yīng)。自主探究自主探究精要解讀精要解讀 2合成氨反應(yīng)原理的實驗研究合成氨反應(yīng)原理的實驗研究 實驗方法實驗方法 在一干燥的硬質(zhì)試管中放入適量鐵絲絨，按照右圖連接好實在一干燥的硬質(zhì)試管中放入適量鐵絲絨，按照右圖連接好實

10、驗裝置。加熱試管中的鐵絲絨至紅熱后，用注射器抽取驗裝置。加熱試管中的鐵絲絨至紅熱后，用注射器抽取20 mL干燥氮氣和干燥氮氣和60 mL干燥氫氣，將混合氣體通入試管，并干燥氫氣，將混合氣體通入試管，并將濕潤的將濕潤的pH試紙置于導(dǎo)管口處，觀察試紙的變化。試紙置于導(dǎo)管口處，觀察試紙的變化。合成氨的實驗裝置合成氨的實驗裝置自主探究自主探究精要解讀精要解讀實驗現(xiàn)象實驗現(xiàn)象導(dǎo)管口處的濕潤的導(dǎo)管口處的濕潤的pH試紙變?yōu)樗{(lán)色。試紙變?yōu)樗{(lán)色。實驗結(jié)論實驗結(jié)論在鐵絲絨和加熱的條件下，氮氣與氫氣反應(yīng)生成了氨。在鐵絲絨和加熱的條件下，氮氣與氫氣反應(yīng)生成了氨。自主探究自主探究精要解讀精要解讀3合成氨最佳條件合成氨最

11、佳條件反應(yīng)條件反應(yīng)條件對化學(xué)反對化學(xué)反應(yīng)速率的應(yīng)速率的影響影響對平衡混合物對平衡混合物中氨含量中氨含量(體積體積分?jǐn)?shù)分?jǐn)?shù))的影響的影響合成氨條件的選擇合成氨條件的選擇增大壓強增大壓強有利于增有利于增大化學(xué)反大化學(xué)反應(yīng)速率應(yīng)速率有利于提高平有利于提高平衡混合物中氨衡混合物中氨的含量的含量增大壓強，有利于氨增大壓強，有利于氨的合成，但需要的動的合成，但需要的動力大，對材料、設(shè)備力大，對材料、設(shè)備等要求也高，因此，等要求也高，因此，工業(yè)上一般采用工業(yè)上一般采用2050 MPa的壓強的壓強自主探究自主探究精要解讀精要解讀續(xù)表續(xù)表升高升高溫度溫度有利于有利于增大化增大化學(xué)反應(yīng)學(xué)反應(yīng)速率速率不利于提不利于

12、提高平衡混高平衡混合物中氨合物中氨的含量的含量升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率增大，但不利于提高率增大，但不利于提高平衡混合物中氨的含量平衡混合物中氨的含量，因此，合成氨時溫度，因此，合成氨時溫度要適宜，工業(yè)上一般采要適宜，工業(yè)上一般采用用400500 左右的溫左右的溫度，在這個溫度時，鐵度，在這個溫度時，鐵觸媒的活性也最大觸媒的活性也最大使用使用催化劑催化劑有利于有利于增大化增大化學(xué)反應(yīng)學(xué)反應(yīng)速率速率沒有影響沒有影響工業(yè)上一般采用鐵觸媒工業(yè)上一般采用鐵觸媒，使反應(yīng)能在較低溫度，使反應(yīng)能在較低溫度下較快地進(jìn)行下較快地進(jìn)行自主探究自主探究精要解讀精要解讀自主探究自主探究精要解讀精要解讀

13、影響化學(xué)平衡和反應(yīng)速率的因素在合成氨中的綜合應(yīng)用。影響化學(xué)平衡和反應(yīng)速率的因素在合成氨中的綜合應(yīng)用。自主探究自主探究精要解讀精要解讀 在合成氨工業(yè)中，采用下列哪些措施可以提高原料氣的在合成氨工業(yè)中，采用下列哪些措施可以提高原料氣的轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率 ()。 使用催化劑采用使用催化劑采用500 左右的高溫采用左右的高溫采用11073107 Pa的壓強不斷將氨分離出來的壓強不斷將氨分離出來A B C D解析解析根據(jù)合成氨反應(yīng)的特點，要提高原料的利用率，應(yīng)根據(jù)合成氨反應(yīng)的特點，要提高原料的利用率，應(yīng)盡量使化學(xué)平衡向生成盡量使化學(xué)平衡向生成NH3的方向移動，應(yīng)為高壓、降低溫的方向移動，應(yīng)為高壓、降低溫度并減

14、少度并減少NH3的濃度，故合理。的濃度，故合理。答案答案C【體驗體驗1】自主探究自主探究精要解讀精要解讀自主探究自主探究精要解讀精要解讀2原料氣的凈化原料氣的凈化 (1)對原料氣凈化的原因：在制取原料氣的過程中，常混有一對原料氣凈化的原因：在制取原料氣的過程中，?；煊幸恍╇s質(zhì)，其中的某些雜質(zhì)會使合成氨所用的催化劑些雜質(zhì)，其中的某些雜質(zhì)會使合成氨所用的催化劑“中中毒毒”，所以必須除去，這一過程稱為原料氣的凈化。，所以必須除去，這一過程稱為原料氣的凈化。 (2)吸收吸收H2S：用稀氨水吸收：用稀氨水吸收H2S雜質(zhì)：雜質(zhì)：NH3H2OH2S=NH4HSH2O自主探究自主探究精要解讀精要解讀自主探究自

15、主探究精要解讀精要解讀 3氨的合成與分離氨的合成與分離 凈化后的原料氣經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮至高壓，進(jìn)入氨合成塔，氮凈化后的原料氣經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮至高壓，進(jìn)入氨合成塔，氮氣與氫氣在高溫、高壓和催化劑作用下合成氨。從合成塔出氣與氫氣在高溫、高壓和催化劑作用下合成氨。從合成塔出來的混合氣體，通常約含來的混合氣體，通常約含20%(體積分?jǐn)?shù)體積分?jǐn)?shù))的氨。為了使氨從的氨。為了使氨從沒有起反應(yīng)的氮氣和氫氣里分離出來，要把混合氣體通過冷沒有起反應(yīng)的氮氣和氫氣里分離出來，要把混合氣體通過冷凝器使氨液化，然后在氣體分離器里把液態(tài)氨分離出來導(dǎo)入凝器使氨液化，然后在氣體分離器里把液態(tài)氨分離出來導(dǎo)入液氨貯罐。由氣體分離器出來

16、的氣體，經(jīng)過循環(huán)壓縮機(jī)，再液氨貯罐。由氣體分離器出來的氣體，經(jīng)過循環(huán)壓縮機(jī)，再送到合成塔中進(jìn)行反應(yīng)。送到合成塔中進(jìn)行反應(yīng)。自主探究自主探究精要解讀精要解讀 氨在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位?，F(xiàn)在約有氨在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位?，F(xiàn)在約有80%的氨用的氨用來制造化肥，其余的用作生產(chǎn)其他化工產(chǎn)品的原料。例來制造化肥，其余的用作生產(chǎn)其他化工產(chǎn)品的原料。例如，農(nóng)業(yè)上使用的氮肥如尿素、硝酸銨、硫酸銨、氯化如，農(nóng)業(yè)上使用的氮肥如尿素、硝酸銨、硫酸銨、氯化銨、氨水以及各種含氮混合肥料和復(fù)合肥料，都是以氨為銨、氨水以及各種含氮混合肥料和復(fù)合肥料，都是以氨為原料制成的；氨氧化法制硝酸是工業(yè)上制硝酸的主要方原料制成的

17、；氨氧化法制硝酸是工業(yè)上制硝酸的主要方法。法。(1)對于合成氨的反應(yīng)來說，使用催化劑和施以高壓，下列對于合成氨的反應(yīng)來說，使用催化劑和施以高壓，下列敘述中正確的是敘述中正確的是()?！纠?】自主探究自主探究精要解讀精要解讀A都能提高反應(yīng)速率，都對化學(xué)平衡狀態(tài)無影響都能提高反應(yīng)速率，都對化學(xué)平衡狀態(tài)無影響B(tài)都對化學(xué)平衡狀態(tài)有影響，都不影響達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時都對化學(xué)平衡狀態(tài)有影響，都不影響達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時 間間C都能縮短達(dá)到平衡狀態(tài)所用時間，只有壓強對化學(xué)平衡狀態(tài)都能縮短達(dá)到平衡狀態(tài)所用時間，只有壓強對化學(xué)平衡狀態(tài) 有影響有影響D催化劑能縮短反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)所用時間，而壓強無此作用催化劑能

18、縮短反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)所用時間，而壓強無此作用自主探究自主探究精要解讀精要解讀(2)綜合考慮各種因素，在實際生產(chǎn)中，合成氨一般選擇以綜合考慮各種因素，在實際生產(chǎn)中，合成氨一般選擇以_為主的催化劑，壓強在為主的催化劑，壓強在_之間，溫度之間，溫度_。(3)要實現(xiàn)合成氨的工業(yè)化生產(chǎn)，首先要解決氫氣和氮氣的來源要實現(xiàn)合成氨的工業(yè)化生產(chǎn)，首先要解決氫氣和氮氣的來源問題。氫氣的制取可有以下幾條途徑：電解水制取氫氣，問題。氫氣的制取可有以下幾條途徑：電解水制取氫氣，由煤或焦炭來制取氫氣，由天然氣或重油制取氫氣。你認(rèn)為由煤或焦炭來制取氫氣，由天然氣或重油制取氫氣。你認(rèn)為哪種方法是最佳選擇？哪種方法是最佳選擇？

19、_(填序號填序號)，其反應(yīng)的化學(xué)方程式，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為為_。自主探究自主探究精要解讀精要解讀(4)下面是合成氨的簡要流程示意圖：下面是合成氨的簡要流程示意圖：沿沿X路線回去的物質(zhì)是路線回去的物質(zhì)是()。AN2和和H2 B催化劑催化劑CNH3 DH2自主探究自主探究精要解讀精要解讀(5)硝酸廠的尾氣中含有硝酸廠的尾氣中含有NO和和NO2等污染物，為了防止污染大氣等污染物，為了防止污染大氣可以用燒堿溶液吸收從吸收塔中放出的尾氣，發(fā)生的反應(yīng)如可以用燒堿溶液吸收從吸收塔中放出的尾氣，發(fā)生的反應(yīng)如下：下：2NaOHNONO2=2NaNO2H2O2NaOH2NO2=NaNO2NaNO3H2O但在實際

20、生產(chǎn)中常用純堿代替燒堿，也能發(fā)生類似的反應(yīng)，且但在實際生產(chǎn)中常用純堿代替燒堿，也能發(fā)生類似的反應(yīng)，且放出放出CO2，試寫出用純堿溶液吸收，試寫出用純堿溶液吸收NO和和NO2的兩個反應(yīng)的化學(xué)的兩個反應(yīng)的化學(xué)方程式：方程式：_；_。自主探究自主探究精要解讀精要解讀解析解析(1)對合成氨的反應(yīng)，催化劑只能提高反應(yīng)速率，不能使對合成氨的反應(yīng)，催化劑只能提高反應(yīng)速率，不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動；高壓能提高化學(xué)反應(yīng)速率，也能使化學(xué)平化學(xué)平衡發(fā)生移動；高壓能提高化學(xué)反應(yīng)速率，也能使化學(xué)平衡向生成氨的方向移動。衡向生成氨的方向移動。(3)電解水制氫氣，電能消耗大，成本電解水制氫氣，電能消耗大，成本高；煤作原料，能

21、源消耗大，污染大。天然氣作為潔凈燃料，高；煤作原料，能源消耗大，污染大。天然氣作為潔凈燃料，便于管道運輸，有投資省、能耗低的優(yōu)點。便于管道運輸，有投資省、能耗低的優(yōu)點。(4)合成氨的反應(yīng)是合成氨的反應(yīng)是一可逆反應(yīng)，所以從合成塔出口出來的含氨混合氣中有相當(dāng)一一可逆反應(yīng)，所以從合成塔出口出來的含氨混合氣中有相當(dāng)一部分是未反應(yīng)的氮氣和氫氣的混合氣。采用循環(huán)法，先通過冷部分是未反應(yīng)的氮氣和氫氣的混合氣。采用循環(huán)法，先通過冷凝把氨從合成塔出來的混合氣中分離出來，余下未反應(yīng)的氮氣凝把氨從合成塔出來的混合氣中分離出來，余下未反應(yīng)的氮氣和氫氣的混合氣體用循環(huán)壓縮機(jī)重新送入合成塔進(jìn)行反應(yīng)。和氫氣的混合氣體用循環(huán)

22、壓縮機(jī)重新送入合成塔進(jìn)行反應(yīng)。自主探究自主探究精要解讀精要解讀自主探究自主探究精要解讀精要解讀化工生產(chǎn)中采用循環(huán)操作的原因：很多化學(xué)反應(yīng)并不能將反化工生產(chǎn)中采用循環(huán)操作的原因：很多化學(xué)反應(yīng)并不能將反應(yīng)進(jìn)行到底；循環(huán)操作能充分利用原料，降低成本；有利應(yīng)進(jìn)行到底；循環(huán)操作能充分利用原料，降低成本；有利于實現(xiàn)全封閉、連續(xù)化生產(chǎn)，有利于減少工序、控制廢棄物的于實現(xiàn)全封閉、連續(xù)化生產(chǎn)，有利于減少工序、控制廢棄物的排放。排放。自主探究自主探究精要解讀精要解讀 為了進(jìn)一步提高合成氨的生產(chǎn)效率，科研中具有開發(fā)為了進(jìn)一步提高合成氨的生產(chǎn)效率，科研中具有開發(fā)價值的是價值的是 ()。A研制高溫下活性較大的催化劑研制

23、高溫下活性較大的催化劑B尋求尋求NH3的新來源的新來源C研制低溫下活性較大的催化劑研制低溫下活性較大的催化劑D研制耐高溫、高壓的新型材料建造合成塔研制耐高溫、高壓的新型材料建造合成塔解析解析合成氨的反應(yīng)特點是放熱反應(yīng)，降低溫度有利于提高合成氨的反應(yīng)特點是放熱反應(yīng)，降低溫度有利于提高合成氨的生產(chǎn)效率。合成氨的生產(chǎn)效率。答案答案C【體驗體驗2】自主探究自主探究精要解讀精要解讀自自1913年世界上第一座合成氨廠投產(chǎn)以來，合成氨工業(yè)不斷發(fā)年世界上第一座合成氨廠投產(chǎn)以來，合成氨工業(yè)不斷發(fā)展。目前，合成氨工業(yè)的主要研究領(lǐng)域有：展。目前，合成氨工業(yè)的主要研究領(lǐng)域有：1原料及原料氣的凈化原料及原料氣的凈化由于

24、氮氣來自空氣，取之不盡用之不竭。制氫氣的工藝和技術(shù)由于氮氣來自空氣，取之不盡用之不竭。制氫氣的工藝和技術(shù)成為研究的主要課題。早期的合成氨工業(yè)，主要以焦炭與水為成為研究的主要課題。早期的合成氨工業(yè)，主要以焦炭與水為原料生產(chǎn)水煤氣以得到氫氣?，F(xiàn)在已經(jīng)可以使用各種不同的固原料生產(chǎn)水煤氣以得到氫氣?，F(xiàn)在已經(jīng)可以使用各種不同的固態(tài)態(tài)(煤和焦炭等煤和焦炭等)、液態(tài)、液態(tài)(石油中提煉的石腦油和重油等石油中提煉的石腦油和重油等)和氣態(tài)和氣態(tài)(天天然氣、焦?fàn)t氣等然氣、焦?fàn)t氣等)可燃物作為制氫氣的原料，由于原料不同，原可燃物作為制氫氣的原料，由于原料不同，原料氣的凈化工藝和技術(shù)也不斷改進(jìn)。料氣的凈化工藝和技術(shù)也不

25、斷改進(jìn)。自主探究自主探究精要解讀精要解讀表世界合成氨原料的用量變化表世界合成氨原料的用量變化原料原料各種氨原料的份額各種氨原料的份額/%197119751980198519902000天然氣天然氣606271.571.069.568.0石腦油石腦油201915.013.08.56.5燃料油燃料油4.557.08.510.012.0煤煤995.56.57.510.5其他其他6.55.01.01.04.53.0自主探究自主探究精要解讀精要解讀2. 催化劑的改進(jìn)催化劑的改進(jìn) 氮氣跟氫氣合成氨的反應(yīng)需要催化劑。催化反應(yīng)的工藝條件氮氣跟氫氣合成氨的反應(yīng)需要催化劑。催化反應(yīng)的工藝條件常常決定于催化劑的性能

26、，由于催化劑的突破而徹底改變工常常決定于催化劑的性能，由于催化劑的突破而徹底改變工藝過程及條件的事例屢見不鮮。合成氨時，使用磁鐵礦催化藝過程及條件的事例屢見不鮮。合成氨時，使用磁鐵礦催化劑已經(jīng)劑已經(jīng)80多年，期間各國一直在進(jìn)行研究和改進(jìn)。例如，有多年，期間各國一直在進(jìn)行研究和改進(jìn)。例如，有采用釕為基礎(chǔ)活性物質(zhì)的新型催化劑，整個工藝流程也以此采用釕為基礎(chǔ)活性物質(zhì)的新型催化劑，整個工藝流程也以此為核心設(shè)計。為核心設(shè)計。自主探究自主探究精要解讀精要解讀3環(huán)境保護(hù)環(huán)境保護(hù) 隨著環(huán)境保護(hù)意識的增強以及相關(guān)法律、法規(guī)的嚴(yán)格實施，隨著環(huán)境保護(hù)意識的增強以及相關(guān)法律、法規(guī)的嚴(yán)格實施，合成氨生產(chǎn)中產(chǎn)生的固體、液

27、體和氣體廢棄物的處理越來越合成氨生產(chǎn)中產(chǎn)生的固體、液體和氣體廢棄物的處理越來越成為技術(shù)改造的重要問題。成為技術(shù)改造的重要問題。 廢渣主要來自造氣階段，特別是以煤為原料而產(chǎn)生的煤廢渣主要來自造氣階段，特別是以煤為原料而產(chǎn)生的煤渣，以重油為原料產(chǎn)生的炭黑等，現(xiàn)在大都將它們用作建材渣，以重油為原料產(chǎn)生的炭黑等，現(xiàn)在大都將它們用作建材和肥料的原料。和肥料的原料。 廢氣主要是廢氣主要是H2S和和CO2等氣體。對等氣體。對H2S的處理，先后采用了的處理，先后采用了直接氧化法直接氧化法(選擇性催化氧化選擇性催化氧化)、循環(huán)法、循環(huán)法(使用溶劑將其吸收濃使用溶劑將其吸收濃縮縮)等回收技術(shù)。等回收技術(shù)。CO2雖

28、然是無毒無害的物質(zhì)，但隨著人們對雖然是無毒無害的物質(zhì)，但隨著人們對其可能產(chǎn)生溫室效應(yīng)的關(guān)注，減少其可能產(chǎn)生溫室效應(yīng)的關(guān)注，減少CO2的排放逐漸受到重的排放逐漸受到重視，所以在不斷研究和改進(jìn)將其作為尿素和碳銨生產(chǎn)原料的視，所以在不斷研究和改進(jìn)將其作為尿素和碳銨生產(chǎn)原料的途徑。途徑。自主探究自主探究精要解讀精要解讀廢液主要是含氰化物和含氨的污水。目前，處理含氰化物污廢液主要是含氰化物和含氨的污水。目前，處理含氰化物污水主要有生化、加壓水解、氧化分解、化學(xué)沉淀、反吹回爐等水主要有生化、加壓水解、氧化分解、化學(xué)沉淀、反吹回爐等方法；處理含氨廢水多以蒸餾的方法回收氨達(dá)到綜合利用的目方法；處理含氨廢水多以

29、蒸餾的方法回收氨達(dá)到綜合利用的目的，對濃度過低的含氨廢水，可用離子交換法治理。的，對濃度過低的含氨廢水，可用離子交換法治理。自主探究自主探究精要解讀精要解讀自主探究自主探究精要解讀精要解讀依據(jù)上述流程，完成下列填空：依據(jù)上述流程，完成下列填空：(1)天然氣脫硫時的化學(xué)方程式是天然氣脫硫時的化學(xué)方程式是_。(2)n mol CH4經(jīng)一次轉(zhuǎn)化后產(chǎn)生經(jīng)一次轉(zhuǎn)化后產(chǎn)生CO 0.9n mol、產(chǎn)生、產(chǎn)生H2_mol(用含用含n的代數(shù)式表示的代數(shù)式表示)。(3)K2CO3(aq)和和CO2的反應(yīng)在加壓下進(jìn)行，加壓的理論依據(jù)是的反應(yīng)在加壓下進(jìn)行，加壓的理論依據(jù)是_。a相似相溶原理相似相溶原理b勒夏特列原理勒夏特列原理c酸堿中和原理酸堿中和原理(4)由由KHCO3分解得到的分解得到的CO2可以用于可以用于_(寫出寫出CO2的一種的一種重要用途重要用途)。自主探究自主探究精要解讀精要解讀(5)整個流程有三處循環(huán)，一是整個流程有三處循環(huán)，一是Fe(OH)3循環(huán)，二是循環(huán)，二是K2CO3(aq)循循環(huán)。請在上述流程圖中再標(biāo)出第三處循環(huán)環(huán)。請在上述流程圖中再標(biāo)出第三處循環(huán)(循環(huán)方向、循環(huán)物循環(huán)方向、循環(huán)物質(zhì)質(zhì))。自主探究自主探究精要解讀精要解讀(4)CO2的用途較多，也是中學(xué)生應(yīng)當(dāng)熟悉的。的用途較多，也是中學(xué)生應(yīng)當(dāng)熟悉的。(5)合成氨反應(yīng)中，合成氨反應(yīng)中，N2和和H2的轉(zhuǎn)