2NH3(g) △H ＝-92.2kJ/mol (2体积)
请利用化学平衡移动的知识分析什么 条件有利于氨的合成？
二 化学平衡的移动
T、P 对合 成氨 的影
响
NH3%
N2、H2物质的量比对产率的影响
三、 化学反应速率
1、你认为可以通过控制哪些反应条件 来提高合成氨反应的速率？
升高温度 增大压强 增大反应物浓度 使用催化剂
2、实验研究表明，在特定条件下， 合成氨反应的速率与反应的物质的浓 度的关系为:
ν =κC(N2)C1.5(H2)C-1(NH3) 请你根据关系式分析：各物质的浓 度对反应速率有哪些影响？可以采 取哪些措施来提高反应速率？
增大N2`H2浓度,将氨及时从 混合气中分离出去
3.分析催化剂对速率的影响
化分离出去；及时将氮气和氢气循环利用，使其保持 一定的浓度。
达到平衡时平衡混合物中NH3的含量 （体积分数[ V(N2):V(H2)=1:3 ]
NH3含 量/%
温度/℃
压强 /MPa
200
300
400 500 600
0.1 10 20 30 60 100
温
度 15.3 升81.5 86.4 89.9 95.4 98.8
10
81.5
20
86.4
30
89.9
60 100
95.4 98.8
300 2.2 52.0 64.2 71.0 84.2 92.6
400 0.4 25.1 38.2 47.0 65.2 79.8
500 0.1 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5
600 0.05 4.5 9.1 13.8 23.1 31.4
（阅读课本55-56页）
增大反应物的浓度可以增大反应速率，减小 生成物的浓度可以使平衡正向移动。从化学平衡 的角度分析，在氮气和氢气的物质的量比为1：3 时，平衡转化率最大，但是实验测得适当提高N2的 浓度，即N2和H2的物质的量比为1：2.8时，更能促 进氨的合成。
实际生产中的处理方法：及时将气态氨冷却液
化工生产能否做到又快又多 ——工业合成氨
宁夏灵武市第一中学 吴思静
【复习】：影响化学反应速率 和化学平衡的重要因素有哪些?
温度 气体压强
催化剂 浓度
化学反应速率
化பைடு நூலகம்平衡
温度越高,反应速 率越大
升高温度,平衡向吸 热方向移动
压强越大,反应速 增大压强,平衡向气态物
率越大
质系数减小的方向移动
正催化剂加快反应 速率
选择合适的温度：该温度是催化剂活性最大 的温度；
选择合适的压强：既要考虑化学反应速率和 化学平衡，还要考虑动力、材料、设备等。
即使在500℃和30MPa时，合成氨平衡混
合物中NH3的体积分数也只有26.4%，转 化率仍不够大，还可采取什么办法？
0.1 NH3含 压强
量/% /MPa
温度
/℃200 15.3
催化剂对平衡无影响
反应物浓度越大,反 增大反应物浓度,平
应速率越大
衡正向移动
将 弗里茨·哈伯 空 气 变 为 面 包
1909年德国化学家哈伯成功建立了 第一套合成氨的实验装置，产量80g/ 小时。在此基础上，1913年德国化学 工程专家波施建立了第一个工业规模 的合成氨工厂，产量为7000吨/年，所 以合成氨的方法又叫做哈伯-波施法。 目前，全球氨产量约为650万吨/年。 近年来，合成氨装置大型化是世界合 成氨发展的主流趋势。
②但是压强越大，对设备的要求高、压缩 H2和N2所需要的动力大，因此选择压强应符合 实际科学技术。
综合以上两点:根据反应器可使用的
钢材质量及综合指标来选择压强。
2、温度怎么选择？
（阅读课本55-56页）
①因为正反应方向是放热的反应，所以降低温度 有利于平衡正向移动。 ②可是温度越低，反应速率越小，达到平衡所需 要的时间越长，因此温度也不宜太低。 ③催化剂要在一定温度下催化活性最大。
使NH3生产得多 平衡分析
高压
低温 无影响 增大浓度 减小浓度
合成氨的反应
正反应为 放热反应
分析角度 反应条件
压强
使合成氨的速 使平衡混合物
率快
中氨的含量高
高压 一致 高压
温度 催化剂
高温 矛盾 低温
使用
不影响
1、压强怎么选？
（阅读课本55-56页）
①合成氨反应是气态物质系数减小的气 体反应，增大压强既可以增大反应速率，又能 使平衡正向移动，所以理论上压强越大越好。
高
2.2 ，52.0 64.2 71.0 84.2 92.6
氨
压强增大，氨的含量增大
0.4 的25.1 38.2 47.0 65.2 79.8 含
0.1 量10.6 19.1 26.4 42.2 57.5 降
0.05 低 4.5 9.1 13.8 23.1 31.4
研讨的结果
外部条件 工业合成氨的适宜条件
压强
根据反应器可使用的钢材质量及 综合指标来选择压强
温度
适宜温度 500℃左右
催化剂
使用铁触媒作催化剂
浓度
N2和H2的物质的量比为1：2.8的投 料比, 氨及时从混合气中分离出去
【小结·反思】
工业上利用某可逆反应生产产品：
一般使用催化剂：这样可以大大加快化学反 应速率，提高生产效率，也提高了经济效益；
一 反应的自发性
合成氨反应是一个可逆反应: N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) 已知298K时: △H= -92.2KJ·mol-1 △S = -198.2J·K-1·mol-1
请根据正反应的焓变和熵变分析: 298K(25℃)下合成氨反应能否自发进行？
思考？
合成氨反应有哪些特点？
N2(g)+3H2(g) (1体积) (3体积)
综合以上因素:实际生产中温度一般选择在 500℃左右（主要考虑催化剂的活性）。
3、使用催化剂？
（阅读课本55-56页）
经济效益和社会效益要求化学反应速度要快， 原料的利用率要高，单位时间的产量要高。
实际生产中选用铁为主体的多成分催化剂 （铁触媒），它在500℃时活性最高。
4、浓度怎么定？ N2 和H2的比例怎么定？
催化剂对合成氨反应速率的影响
条件 无催化剂 使用Fe催化剂
△E /KJ/mol
335
167
K(催)/K(无) 3.4×1012(500℃)
使用催化剂可使合成氨反应 的速率提高上万亿倍。
合成氨的适宜条件的选择
外界条件 使NH3生产得快 速率分析
压强
高压
温度
高温
催化剂
使用
反应物的浓度 增大浓度 生成物氨的浓度 减小浓度
试一试？
已知2SO2(g)+O2(g)