Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Шателье принцип в синтезе аммиака

    Сформулируйте принцип Ле Шателье. Объясните экспериментальные данные по синтезу аммиака, приведенные на рис. 15. [c.25]

    Разрабатывая процесс синтеза аммиака из N3 и Н2, Габер пытался установить, при изменении каких факторов выход NHз увеличивается. Определив значения константы равновесия при разных температурах, он вычислил равновесные количества ЫНз, образующиеся в различных условиях. Результаты некоторых из его расчетов приведены в табл. 14.2. Отметим, что выход ЫНз уменьшается при повыщении температуры и возрастает при увеличении давления. Эти результаты можно качественно объяснить на основании принципа Ле Шателье, с которым мы уже познакомились в разд. 12.4, ч. 1. Здесь мы воспользуемся принципом Ле Шателье для предсказания влияния изменений внещних условий на поведение равновесной системы. Мы рассмотрим три способа, с помощью которых можно сместить химическое равновесие 1) добавление в реакционную систему дополнительных количеств реагентов или продуктов, 2) изменение давления и 3) изменение температуры. [c.52]


    Эти же выводы получаются из принципа смещения равновесия Ле-Шателье — Брауна если к равновесной системе подводится теплота, то в системе произойдут такие изменения, чтобы ослабить это воздействие, т. е. произойдут процессы с поглощением теплоты. Например, для экзотермической реакции синтеза аммиака [c.142]

    Синтез аммиака из составляющих элементов представляет собой экзотермический процесс стандартная энтальпия реакции (16-1) АЩд = = — 92,39 кДж на моль реакции в записанном виде, или — 46,19 кДж на моль аммиака. При повышении температуры газовой смеси реакция (16-1) затрудняется, а реакция (16-2), наоборот, облегчается, поскольку она протекает с поглощением тепла и частично противодействует повышению температуры. При добавлении в сосуд некоторого количества аммиака из внешнего источника реакция (16-1) также затрудняется, а реакция (16-2), наоборот, облегчается, поскольку последняя приводит к уменьшению количества добавляемого аммиака. Принцип Ле Шателье удобен тем, что позволяет делать качественные предсказания о поведении равновесной системы в условиях внешнего воздействия. [c.52]

    Давление, как и температура, может оказывать значительное влияние на протекание реакций. Общие указания о направлении изменения равновесия системы с изменением давления даются принципом Ле-Шателье увеличение давления способствует протеканию процессов, связанных с уменьшением объема, и наоборот. Поэтому для процессов синтеза аммиака, метанола и высших спиртов, а таклсе для гидрирования высокие давления являются благоприятными факторами. Наоборот, для процессов, связанных с увеличением объема (дегидрирование, распады аммиака или метанола на компоненты), давления оказывают отрицательное действие. При конкурирующих реакциях, связанных с уменьшением объема, давления наиболее благоприятны для реакции, идущей с максимальным уменьшением объема. [c.44]

    Синтез аммиака N2 + ЗН2 = NN3 представляет собой экзотермическую реакцию, в течение которой объем смеси уменьшается. В соответствии с принципом Ле-Шателье, процесс целесообразно проводить при повышенном давлении. Температура синтеза с одной стороны ограничена активностью катализатора, с другой - его термостойкостью. По этой причине режим процесса не должен выходить за рамки температурного интервала 700-830 К. Промышленный интерес представляет процесс с выходом продукта более 20%. На рис. 3.5, а представлены зависимости равновесной концентрации аммиака от температуры при разных значениях давления. Выполнение требуемых условий достигается на затемненном участке фафика. Из проведенного термодинамического анализа можно сделать вывод, что ддя данной реакции целесообразно создание давления, превышающего значение 20 МПа. В промышленности процесс ведут при 30 МПа. [c.70]


    Реакция экзотермична и происходит с уменьшением числа газообразных молекул. В соответствии с принципом Ле Шателье протеканию прямой реакции способствуют низкая температура и высокое давление. При низкой температуре скорость достижения равновесия слишком мала, а при высокой температуре равновесие сдвинуто влево. Поэтому используют оптимальные значения температуры и применяют катализатор для увеличения скорости реакции. Условия промышленного синтеза аммиака следующие давление 200—1000 атм, 500 °С и в качестве катализатора — железо, активированное оксидом алюминия. Выход составляет ж 10% непрореагировавшие газы возвращаются в установку (рис. 22.3). [c.465]

    Описанное влияние давления на равновесный состав также является иллюстрацией проявления более общего принципа Ле-Шателье— Брауна (V.10). Так, увеличение давления в системе, содержащей равновесную смесь азота, водорода и аммиака, вызовет процесс, связанный с уменьшением объема, т. е. общего числа молей газов, иначе говоря, сдвинет равновесие реакции (V.153) слева направо. Именно по этой причине синтез аммиака в промышленности проводят при высоких давлениях, достигающих 1000 атм. [c.142]

    Влияние различных факторов на состояние химического равновесия качественно описывается принципом смещения равновесия Ле Шателье, который был сформулирован в 1884 г. Согласно этому принципу при всяком внешнем воздействии на систему, находящуюся в состоянии химического равновесия, в ней протекают процессы, приводящие к уменьшению этого воздействия. Действительно, повышение температуры увеличивает выход продуктов эндотермических реакций, в процессе которых подводимая извне теилота поглощается. Реакции, сопровождающиеся выделением теплоты, протекают более полно при охлаждении. Аналогичн1эШ образом при увеличении давления стимулируется реакция, сопровождающаяся уменьшением объема, так как этот процесс способствует уменьшению влияния давления. При этом чем больше изменение объема газовой смеси при взаимодействии, тем заметнее воздействие давления на положение химического равновесия. Добавление в реакционную смесь, находящуюся в равновесии, одного из компонентов благоприятствует протеканию той реакции, в процессе которой этот компонент расходуется. Практическое использование принципа смещения равновесия можно показать на примере синтеза аммиака. Эта реакция экзотермична и протекает с уменьшением объема  [c.231]

    Способы смещения равновесия в желаемом направлении, основанные на принципе Ле Шателье, играют огромную роль в химии. Синтез аммиака и многие другие промышленные процессы были освоены благодаря применению способов смещения равновесия в направлении, обеспечивающем высокий выход получаемого вещества. Во многих процессах смещение химического равновесия в прямом направлении достигается путем вывода образующихся веществ из сферы реакции. Например, при удалении воды равновесие [c.125]

    Применение катализаторов особенно важно для проведения медленных реакций, сопровождающихся выделением теплоты. Хотя при этом константа равновесия обеспечивает высокий выход продукта при умеренной температуре, скорость реакции оказывается настолько низкой, что реакцию нельзя использовать в практических целях. При повышении температуры скорость реакции возрастает, но при этом равновесие для экзотермических реакций сдвигается в сторону уменьшения выхода продукта, как это непосредственно следует из принципа Ле Шателье. Например, синтез такого ценного вещества, как аммиак, из азота и водорода практически идет лишь при очень высоких температурах, так как энергия активации процесса соединения этих газов велика. Но чем выше температура, тем меньше получится аммиака в равновесной смеси, так как равновесие сдвигается с ростом температуры в сторону образования реагентов и, следовательно, нагревание невыгодно. Введение катализатора дает возможность быстро достигнуть равновесия при умеренных температурах, т. е. более выгодных для практики условий. [c.145]

    Способы смещения равновесия в желаемом направлении, основанные на принципе Ле Шателье, играют огромную роль в химии. Синтез аммиака и многие другие промышленные процессы были освоены благодаря применению способов смещения равновесия в направлении, обеспечивающем высокий выход получаемого вещества. [c.99]

    Теория синтеза аммиака из элементов довольно сложная. Здесь только указываются оптимальные условия процесса, основанные иа принципе Ле Шателье (см. 19). [c.238]

    Заметим, что общее давление Ра в выражении константы равновесия в степени включено Ап, которая представляет собой разность между числом молей газов — продуктов реакции и исходных веществ. В случае синтеза аммиака Ам = —2. Вообще, если Ап отрицательна, т. е. реакция протекает с уменьшением объема и числа молей газов, то при увеличении давления равновесие смещается в сторону образования продуктов. Это соответствует некоторому общему принципу (Ле-Шателье), согласно которому внешнее воздействие на равновесную систему, вызывает в этой системе процессы, которые уменьшают результаты такого воздействия. В случае синтеза аммиака увеличение общего давления приводит к возрастанию количества образовавшегося аммиака, т. е. к уменьшению общего числа молей газов в данном объеме и, следовательно, к падению давления. При положительном значении Ап повышение давления уменьшает выход и при Ап = 0 выход не зависит от общего давления. Рассмотрим, например, реакцию синтеза оксида азота воздуха, для которой Ап = 0  [c.66]


    При распаде аммиака на водород и азот поглощается то же количество теплоты. В соответствии с принципом Ле Шателье понижение температуры этой равновесной системы приведет к сдвигу равновесия вправо, т.е. к увеличению концентрации аммиака. Однако в промышленных условиях синтез аммиака из азота и водорода проводят при довольно высоких температурах. Это вызвано тем, что при низких температурах хотя и достигается большой выход целевого продукта, но скорость установления равновесия мала. Продолжительность процесса становится столь большой, что экономически выгоднее проводить его с меньшими выходами, но за более короткий срок. [c.178]

    Способы смещения равновесия в желаемом направлении, основанные на принципе Ле Шателье, играют огромную роль в химии. Так, с его помощью можно определить оптимальные условия осуществления приведенной реакции синтеза аммиака из азота и водорода (см. 65). [c.45]

    Поскольку эта реакция экзотермическая, то понижение температуры будет смещать равновесие в сторону образования аммиака. Однако при низких температурах скорости всех реакций крайне малы. Поэтому синтез аммиака приходится вести при температурах 450—500° Сив присутствии катализатора. А так как катализатор ускоряет прямую и обратную реакции одинаково, а повышение температур смещает равновесие влево, то эти условия невыгодны для промышленного производства. Следовательно, в соответствии с принципом Ле Шателье, для противодействия этому влиянию повышенной температуры необходимо использовать высокое давление. Обычно давление применяют такое, которое выдерживает материал аппаратуры,— до 1000 атм. [c.238]

    Реакция синтеза обратима и протекает с уменьшением объема и с выделением тепла. Согласно принципу Ле Шателье, повышение давления и отвод выделяющегося тепла смещают равновесие реакции в сторону образования аммиака. В промышленных условиях синтез аммиака проводят при температуре около 500° С и давлении 300 ат. В этих условиях равновесная концентрация аммиака может достигать лишь 26%. Для полного превращения азото-водородной смеси в аммиак применяют многократную циркуляцию газовой смеси через колонну синтеза. С целью ускорения реакции используется железный катализатор. Газовая смесь (циркулирующая и свежая) поступает в колонну синтеза с определенной объемной скоростью, под которой понимают количество газа (в м ), пропускаемого через 1 катализатора в 1 ч. Чем выше объемная скорость газа, тем меньше содержание аммиака в газовой смеси (при одинаковых давлении и температуре)  [c.145]

    Водород соединяется непосредственно также с бромом и серой, а равным образом с иодом, селеном и теллуром. Реакции его с тремя последними элементами доходят до определенного равновесного состояния. В то время как иодистый водород при повышении температуры начинает разлагаться, для селена и теллура равновесное состояние этой реакции с возрастанием температуры, наоборот, смещается в сторону образования соединений. Последние, как и следует ожидать на основании принципа Ле-Шателье, являются эндотермичными соединениями С азотом водород в сколько-нибудь значительном количестве соединяется только в присутствии катализаторов. Эта реакция экзотермична (подробнее об этом будет сказано при рассмотрении синтеза аммиака). [c.62]

    Исследования Габера и Нернста, проведенные ими в 1904— 1907 гг., позволили установить более точные значения констант равновесия реакции синтеза аммиака. Исходя из принципа Ле-Шателье о смещении равновесия под действием внешнего воздействия и правила фаз Гиббса, указывающего на необходимость учитывать три степени свободы реакции синтеза аммиака, был сделан вывод о возможности синтеза аммиака под высоким давлением. В результате этих исследований Габер и Бош разработали замкнутую циркуляционную систему синтеза аммиака, позднее Митташ и Габер открыли активные катализаторы этого процесса. [c.18]

    Первые исследования Габера [120], Нернста [121, 122], а также Ларсона и Доджа [123, 124] показали, что синтез аммиака из элементов является экзотермической реакцией, протекающей с уменьшением объема. Поэтому, согласно принципу Ле Шателье, для достижения равновесных условий луч- [c.353]

    Из замечаний, сделанных в разд. 9.7.1, следует, что производительность реактора (количество продукта, получаемого в единицу времени на единицу объема или массы катализатора) может лимитироваться как скоростью реакции, так и положением равновесия. Повышение температуры может благоприятно влиять на скорость реакции, но может снижать степень превращения реагента вследствие сдвига химического равновесия. Многие промышленные экзотермические реакции относятся к этой категории. Напрпмер, если при синтезе аммиака или окислении ЗОг рассматривать только степень превращения реагента, то, согласно принципу Ле Шателье, эти процессы следует проводить при низкой температуре. Однако низкой температуре соответствует малая скорость реакций, так что для достижения высокой степени превращения потребовалось бы большое количество катализатора. [c.438]

    Для выбора оптимальных условий протекания реакции следует учитывать не только влияние на равновесие температуры, давления или концентрации реагирующих веществ, но и их влияние на скорость процесса. Так, реакцию синтеза аммиака в соответствии с принципом Ле Шателье следовало бы вести при более низкой температуре и более высоком давлении. Однако при температуре ниже 450—500 °С скорость реакции очень мала. Процесс становится нерентабельным. Для устранения этого недостатка процесс ведут при температуре 500°С и в присутствии катализатора (пористое железо с примесью оксидов алюминия, калия, кальция и кремния). Катализатор ускоряет прямую и обратную реакции одинаково, а повышение температуры смещает равновесие влево, что невыгодно для промышленного производства синтеза аммиака. Поэтому согласно принципу Ле Шателье для противодействия влиянию повышенной температуры следует применить высокое давление. Синтез аммиака ведут при давлении от 15 до 100 МПа (1 МПа Юатм). [c.43]

    Как видно из уравнения реакции, синтез аммиака протекает с уменьшением объема смеси. Отсюда следует, согласно принципу Ле-Шателье, что с повышением давления равновесие реакции смещается в сторону образования аммиака. Приведенные ниже данные иллюстрируют быстрый рост Zp с повышением давления (при постоянной температуре 450° С)  [c.23]

    Можете ли вы предсказать оптимальные условия синтеза аммиака с высоким выходом При какой температуре — низкой или высокой — выгоднее добиваться установления равновесия в системе Исходя из принципа Ле Шателье, можно предположить, что чем ниже температура, тем больше равновесное состояние будет сдвигаться в сторону образования аммиака. При каком давлении следует вести процесс — низком или высоком При образовании NHg общее число молей присутствующих веществ уменьшается от 4 до 2. Опять нам помогает принцип Ле Шателье повышение давления приводит к увеличению концентрации. Но как обстоит дело в действительности При низких температурах реакция протекает медленно, поэтому приходится принимать компромиссное решение. Так, для установления выгодного для нас состояния равновесия требуется низкая температура, а для достижения удовлетворительной скорости реакции [c.222]

    Так как синтез окиси азота, в противоположность синтезу аммиака, реакция эндотермическая и не сопровождается изменением объема (поскольку в левой и правой части уравнения равное число молекул), наивыгоднейшие условия для нее с точки зрения принципа ле Шателье а) наивысшая возможная температура и б) обычное атмосферное давление (поскольку от давления выход окиси азота вообще не зависит). [c.441]

    Теория синтеза аммиака из простых веществ довольно сложна. Здесь только указываются оптимальные условия процесса, основанные на принципе Ле-Шателье (см. 43). [c.224]

    Процесс образования аммиака, как видно из уравнения, обратим, экзотермичен и протекает с уменьшением объема. Согласно принципу Ле Шателье (стр. 83), равновесие должно смещаться вправо с понижением температуры и с увеличением давления. Но при низких температурах, как известно, скорость реакции незначительная, она повышается только при высокой температуре и в присутствии катализатора. Поэтому в промышленности синтез аммиака ведут при 450—525° С и под давлением 300 атм. [c.159]

    N n-I-SH, 2NH3, AHIbs = — 92,4 кДж/моль Условия смещения равновесия вправо в сторону образования аммиака в связи с практическим приложением принципа Ле Шателье нами рассмотрены ранее . В технике процесс синтеза аммиака проводят при температуре 450—500 °С, давлении около 30 МПа в присутствии железного катализатора, активированного оксидами некоторых металлов. [c.251]

    Принцип Ле-Шателье используется в промышленности для синтеза аммиака и для управления обратимыми реакциями. [c.196]

    В предыдущую фразу слово почти вставлено не случайно. При обычных давлениях моль любого газа при данной температуре занимает практически один и тот же объем. Поэтому если бы рассмотренные реакции синтеза аммиака и получения метанола осуществлялись при невысоких давлениях, то они сопровождались бы одинаковым изменением объема. При высоких же давлениях, порядка 10 Па (целесообразность такого режима вытекает из принципа Ле Шателье), сказывается индивидуальность каждого газа, различие в отклоиеиии его от свойств идеального газа, в частности различие в сжимаемости, поэтому при очень высоких давлениях А а указанных реакциях будут не совсем одинаковыми (хотя Дпг равны). -  [c.201]

    Теоретические основы. Синтез аммиака из газообразных азота и водорода — каталитический обратимый экзотермический процесс, который протекает с уменьшением объема (нз I объемной части Nj и 3 объемных частей образуется 2 объемимк части NHa, см. уравнение реакции выше). В соответствии с принципом Ле Шателье повышение равновесного выхода аммиака может быть достигнуто путем увеличения давления и понижения температуры (см. 9,2). Однако скорость протекания реакции при низких температурах невелика. [c.341]

    Конец XIX в. и начало XX в. являются эпохой бурного развития физической химии. В этот период были установлены и экспериментально исследованы закономерности протекания химических реакций, а также основные принципы химической термодинамики. Ле-Шателье в 1901 г. впервые сформулировал условия, при которых возможен синтез аммиака. Исходя из принципа, лазв анного впоследствии его именем, Ле-Шателье установил, что аммиак должен образовываться при высоких давлениях, так как его объем меньше объема исходной азотоводородной смеси. Принимая во внимание увеличение скорости реакции при повышении температуры (эта зависимость имеет характер показательной функции), Ле-Шателье подтвердил необходимость применения при синтезе аммиака высоких температур. Патент, в основу которого были положены работы Ле-Шателье, рекомендовал применение давления до 100 ат и использование для инициирования реакции электрической искры или металлов (губчатая платина и железо). Экспериментало-ная проверка исследований Ле-Шателье не удалась, так как аппаратура была уничтожена взрывом, вызванным прониканием в азотоводородиую смесь воздуха из компрессора. [c.454]


Смотреть страницы где упоминается термин Шателье принцип в синтезе аммиака: [c.143]    [c.215]    [c.345]    [c.297]    [c.354]    [c.200]    [c.342]   
Технология связанного азота Синтетический аммиак (1961) -- [ c.454 ]




ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Принцип синтеза ХТС

Синтез аммиака

Синтез аммиака синтеза аммиака

Шателье

Шателье принцип



© 2025 chem21.info Реклама на сайте