2012高考化学 06 合成氨催化反应、化学反应速率和化学平衡在工业生产中的应用复习资料

2012高考资料06: 合成氨催化反应、化学反应速率和化学平衡在工业生产中的应用●备课资料一、回顾合成氨催化反应20 世纪初最惊心动魄的化学反应莫过于合成氨反应，当时合成氨反应对世界的震撼力不亚于现今的“超导材料”和“碳 60”。在世纪之交的关键时刻，回顾本世纪最重要的化学反应之一——合成氨反应，对学习化学反应、理解化学反应、实践化学反应和发现化学反应都是非常有益的。在 19 世纪人们就知道合成氨反应在热力学上是可行的，寻找合适的催化剂是化学工作者的迫切任务。因此从两河流域到欧洲平原，从西奈半岛到非洲全境，从喜马拉雅山脉北麓到东海之滨广袤的土地上最需要的就是水分和氨肥。1909 年 7 月 2 日 Fritz Haber 领导的研究小组首次用金属锇粉作催化剂，在高温高压设备中成功地生产出 90 克氨，全世界为之震惊。BASF（Badische Anilin und Soda Fabrik）公司为了开发合成氨催化剂，抢先预订了全世界所有金属锇的购买权，总量约达 100 kg。出巨资资助此项研究工作。这足以看出当时 BASF 公司为开发合成氨催化剂决心之大、信心之足、心情之迫切。随后时间不长，Haber 被推选担任在柏林新建立的物理化学与电化学研究所所长，他不得不停止在合成氨领域的开创性工作，从而使他获得了 1919 年的诺贝尔化学奖。紧接着，BASF 公司把研究合成氨催化剂的工作交给了 Alilin Mittasch。他并没有一头扎进实验室，而是对过去的实验数据进行了全面的分析，对几百种试验的催化剂进行了分类和总结。竟然大胆地冲破许多理论权威的思想束缚，提出了一个未经证明的科学假设：1. 寻找合适的催化剂，必须用相当多的元素和大批添加剂进行实验。2. 催化反应要像哈伯的实验一样，必须在高温和高压条件下进行。3. 需要进行极大量的成套试验。他们的研究队伍依据这样的理论假设，着手实验。从 1909 年到 1912 年的短时间内，完成的实验量是惊人的，在 2500 个不同的催化剂上大约进行了 6500 次试验，试验的次数超过了一万次，完成 4000 多个不同体系的研究工作。与此同时，全世界至少有 30 多个国家，几百个研究机构也都进行寻找和开发合成氨催化剂的研究工作。真可谓是如火如荼的时代。然而，以贵金属（金属锇等）为主催化剂，再添加其他化合物或元素的研究工作成效不大。根据 Mittasch 的假设，有人建议用天然矿石作催化剂试验，因为合成氨反应是高温高压下进行，有还原性气氛（H2），就可使矿石中金属氧...