高中化学第二章化学反应的方向限度与速率第四节化学反应条件的优化__工业合成氨学案鲁科版选修4
高中化学第二章化学反应的方向限度与速率第四节化学反应条件的优化__工业合成氨作业鲁科版选修4
第四节化学反应条件的优化——工业合成氨1．下列有关合成氨工业的说法中正确的是( )A．铁做催化剂可加快反应速率，且有利于化学平衡向合成氨的方向移动B．升高温度可以加快反应速率，且有利于化学平衡向合成氨的方向移动C．增大压强能缩短到达平衡状态所用的时间D．合成氨采用的压强是2×107～5×107 Pa，因为该压强下铁触媒的活性最高解析：选C 催化剂可以改变反应速率，但不能使平衡移动，只能缩短反应达到平衡所需的时间，A项错误；升高温度可以加快反应速率，但合成氨反应是放热反应，因此升高温度不利于化学平衡向合成氨的方向移动，B项错误；增大压强加快反应速率，C项正确；催化剂的活性取决于温度的高低，而非取决于压强的大小，D项错误。
2．合成氨反应使用催化剂的理由是( )A．使逆反应不发生B．使平衡向正反应方向移动C．加快正、逆反应速率，缩短达到平衡的时间D．提高原料的转化率解析：选C 使用催化剂，加快反应速率，缩短达到平衡时间，但平衡不移动。
3．合成氨时，既要使H2的转化率增大，又要使反应速率增大，可采取的方法是( ) A．补充H2B．升高温度C．增大压强 D．使用催化剂解析：选C 合成氨反应是放热、气态物质系数减小的反应，补充H2、升高温度、增大压强、使用催化剂都能使反应速率增大，但补充H2会使H2的转化率减小；升高温度使平衡左移，H2的转化率减小；使用催化剂，平衡不移动，H2的转化率不变；只有增大压强会使平衡右移，H2的转化率增大。
4．如图所示是合成氨的简要流程示意图，图中沿x路线到压缩机的物质是( )A．N2和H2B．催化剂C．N2D．H2解析：选A 在合成塔中氨的产率较低，有大量未反应的N2和H2，为提高原料的利用率，将未反应的原料气循环利用。
5．下列措施不能使合成氨反应的速率增大的是( )A．升高温度 B．降低温度C．使用催化剂 D．及时分离出NH3解析：选B 在特定条件下，合成氨反应的速率与参与反应的物质的浓度的关系式为v＝kc(N2)c1.5(H2)c－1(NH3)，可知及时分离出NH3能提高合成氨反应的速率；升高温度、使用催化剂能提高合成氨反应的速率。
高中化学第2章化学反应的方向、限与速率第4节化学反应条件的优化——工业合成氨1鲁科4鲁科4化学
能实现大气固氮——将空气中丰富的氮固定下来并转化 为可被利用的形式。德国化学家哈伯在1913年实现了合 成氨的工业生产，满足了20世纪人口由30亿增至 60亿对粮食的需求，因此人们赞扬
哈伯是“用空气制造面包的圣人”。
12/11/2021
第三页，共十九页。
浓度 影响 (nóngdù)
v = k C(N2) C1.5(H2) C-1(NH3)
增大(zēnɡ dà)氮气氢气浓度，分离氨气
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三、化学反应(huàxué 速率 fǎnyìng)
催化剂影响(yǐngxiǎng)
条件
△E /KJ/mol
k(催)/k(无)
无催化剂 使用Fe催化剂
335 3.4×1012(700k)
167
使用(shǐyòng)催化剂可使合成氨反应的速率提高 上万亿倍。
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三、化学反应(huàxué 速率 fǎnyìng)
N2 + 3H2
2NH3
因素
浓度 温度 压强 催化剂
适宜条件
氢气量稍多，分离NH3 高温 高压 使用
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弗里茨·哈伯
1784年发现(fāxiàn)氨 1913年实现(shíxiàn)工业化生产
简单反应应用(yìngyòng)于工业生产，需要考虑那些问题？
12/11/2021
第四页，共十九页。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Company name
化学反应
(huàxué fǎnyìng)
的方向
能否自发进 行
2022学年高中化学 第2章 化学反应的方向、限度与速率 第4节 化学反应条件的优化——工业合成氨
温度
2
物质的量
3
压强
4
催化剂
选择条件 反应温度控制在_7_0_0__K___左右
N2、H2 投料比_1_∶__2_.8___ 1×107～1×108 Pa 选择_铁__做催化剂
2．工业上合成氨一般采用 700 K 左右的温度，其原因是( )
①适当提高氨的合成速率 ②提高 H2 的转化率 ③提高氨的产 率 ④催化剂在 700 K 时活性最大
C．工业上一般采用较高温度合成 M，因温度越高，反应物的转 化率越高
D．工业生产中常采用催化剂，因为生产中使用催化剂可提高 M 的日产量
当堂 达标 提素 养
1．下列有关工业合成氨的叙述中正确的是( ) A．温度升高，不利于提高合成氨的反应速率 B．工业上选择合适的条件，可以使氮气全部转化为氨 C．合成氨反应平衡的移动受温度、浓度、压强等因素的影响 D．使用铁触媒，可以使氮气和氢气转化率明显增大
2．有平衡体系：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH<0，为了增
加甲醇(CH3OH)的产量，应采取的正确措施是( )
A．高温、高压
B．适宜温度、高压、催化剂
C．低温、低压
D．高温、高压、催化剂
C．在达到平衡的体系中，充入由 18O 组成的 O2 后，SO2 中 18O 含量减少，SO3 中 18O 含量增多
【例】 可逆反应 3H2(g)＋N2(g) 2NH3(g) ΔH＜0，达到平 衡后，为了使 H2 的转化率增大，下列选项中采用的三种方法都正确 的是( )
A．升高温度，减小压强，增加氮气 B．降低温度，增大压强，加入催化剂 C．升高温度，增大压强，增加氮气 D．降低温度，增大压强，分离出部分氨
C．合成氨工业的反应温度控制在 500 ℃，目的是使化学平衡向 正反应方向移动
2021_2022学年高中化学第2章化学反应的方向限度与速率第4节化学反应条件的优化__工业合成氨作
化学反应条件的优化——工业合成氨(建议用时：40分钟)1．合成氨反应的正反应是气态物质系数减小的放热反应。
合成氨工业的生产流程如图所示。
下列关于合成氨工业的说法中不正确的是( )A．将混合气体进行循环利用符合绿色化学思想B．合成氨反应需在低温下进行C．对原料气进行压缩是为了增大原料气的转化率D．使用催化剂可以提高反应速率，但不能使平衡向正反应方向移动B[混合气体的循环利用可以提高原料的利用率，减少污染和浪费，符合绿色化学思想，A项正确；低温有利于提高原料的转化率，但不利于提高反应速率和催化剂发挥催化作用，故合成氨不采用低温条件，B项错误；增大压强，平衡正向移动，提高了原料的转化率，C项正确；催化剂只能改变反应速率，不能使平衡发生移动，D项正确。
]2．下列有关合成氨工业的说法正确的是( )A．N2的量越多，H2的转化率越大，因此，充入的N2越多越有利于NH3的合成B．恒容条件下充入稀有气体有利于NH3的合成C．工业合成氨的反应是熵增加的放热反应，在任何温度下都可自发进行D．工业合成氨的反应是熵减小的放热反应，在常温时可自发进行D[A项，投料比为n(N2)∶n(H2)＝1∶2.8时，更有利于NH3的合成；B项，恒容条件下，充入稀有气体对平衡无影响；C、D项，ΔH－TΔS＜0时反应自发进行，而合成氨反应的ΔH＜0、ΔS＜0，故在常温条件下该反应能自发进行。
]3．在某恒容密闭容器内，N2、H2的起始物质的量分别为10 mol、30 mol，达到平衡时N 2的转化率为25%。
若从NH 3开始反应，在相同条件下欲使平衡时各组分的百分含量相同，则应加入的NH 3的物质的量及NH 3的转化率为( )A ．15 mol,25%B ．20 mol,50%C ．20 mol,75%D ．40 mol,80%C [从N 2、H 2开始反应时，N 2为10 mol ，H 2为30 mol ，若从NH 3开始反应，并且平衡时各组分的百分含量与前者相同，则NH 3的物质的量必须是20 mol ，故A 、D 项错误。
新教材2023版高中化学第2章化学反应的方向限度与速率第4节化学反应条件的优化__工业合成氨学生用书
第4节化学反应条件的优化——工业合成氨核心微网络素养新目标1.了解如何应用化学反应速率和化学平衡原理分析合成氨的适宜条件。
2．了解应用化学反应原理分析化工生产条件的思路和方法，体验实际生产条件的选择与理论分析的差异。
3．认识化学反应速率和化学平衡的调控在工业生产中的重要作用。
学业基础——自学·思记·尝试一、合成氨反应的限度1．反应原理N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)在298 K时：ΔH＝－92.2 kJ·mol－1，ΔS＝－198.2 J·K－1·mol－1。
2．反应特点3．影响因素(1)反应条件：________温度、________压强，有利于化学平衡向合成氨的方向移动。
(2)投料比：温度、压强一定时，N2、H2的体积比为________时平衡混合物中氨的百分含量最高。
状元随笔合成氨反应中，为了提高原料转化率，常采用将未转化的N2、H2循环使用的措施。
二、合成氨反应的速率1．增大合成氨反应速率的方法2．浓度与合成氨反应速率之间的关系在特定条件下，合成氨反应的速率与参加反应的物质的浓度的关系式为v＝kc(N2)c1.5(H2)c－1(NH3)，由速率方程可知：________N2或H2的浓度，________NH3的浓度，都有利于提高合成氨反应的速率。
状元随笔温度升高，k值增加，加快反应速率；同时加入合适的催化剂能降低合成氨反应的活化能，使合成氨反应的速率提高。
三、合成氨反应的适宜条件1．合成氨反应适宜条件分析工业生产中，必须从________和________两个角度选择合成氨的适宜条件，既要考虑尽量增大反应物的________，充分利用原料，又要选择较快的反应速率，提高单位时间内的________，同时还要考虑设备的要求和技术条件。
2状元随笔合成氨反应条件的选择原则1．尽量增大反应物的转化率，充分利用原料。
2．选择较快的反应速率，提高单位时间内的产量。
2022学年高中化学 第2章 化学反应的方向、限度与速率 第4节 化学反应条件的优化——工业合成氨
学习资料2022学年高中化学第2章化学反应的方向、限度与速率第4节化学反应条件的优化——工业合成氨作业（含解析）鲁科版选修4班级：科目：化学反应条件的优化——工业合成氨(建议用时：40分钟）1．合成氨反应的正反应是气态物质系数减小的放热反应。
合成氨工业的生产流程如图所示。
下列关于合成氨工业的说法中不正确的是（)A．将混合气体进行循环利用符合绿色化学思想B．合成氨反应需在低温下进行C．对原料气进行压缩是为了增大原料气的转化率D．使用催化剂可以提高反应速率，但不能使平衡向正反应方向移动B[混合气体的循环利用可以提高原料的利用率,减少污染和浪费，符合绿色化学思想，A项正确；低温有利于提高原料的转化率，但不利于提高反应速率和催化剂发挥催化作用，故合成氨不采用低温条件，B项错误；增大压强，平衡正向移动，提高了原料的转化率,C项正确；催化剂只能改变反应速率，不能使平衡发生移动,D项正确.]2．下列有关合成氨工业的说法正确的是( )A．N2的量越多，H2的转化率越大，因此，充入的N2越多越有利于NH3的合成B．恒容条件下充入稀有气体有利于NH3的合成C．工业合成氨的反应是熵增加的放热反应,在任何温度下都可自发进行D．工业合成氨的反应是熵减小的放热反应，在常温时可自发进行D［A项，投料比为n(N2)∶n(H2）＝1∶2.8时，更有利于NH3的合成；B项,恒容条件下,充入稀有气体对平衡无影响；C、D项，ΔH－TΔS＜0时反应自发进行,而合成氨反应的ΔH＜0、ΔS＜0,故在常温条件下该反应能自发进行。
］3．在某恒容密闭容器内,N2、H2的起始物质的量分别为10 mol、30 mol，达到平衡时N2的转化率为25%.若从NH3开始反应，在相同条件下欲使平衡时各组分的百分含量相同，则应加入的NH3的物质的量及NH3的转化率为（)A．15 mol,25％B．20 mol，50%C．20 mol，75% D．40 mol，80％C[从N2、H2开始反应时，N2为10 mol，H2为30 mol，若从NH3开始反应，并且平衡时各组分的百分含量与前者相同，则NH3的物质的量必须是20 mol，故A、D项错误。
高中化学第2章化学反应的方向、限度与速率第4节化学反应条件的优化-工业合成氨课件鲁科版选修4
3．温度 温度对合成氨反应的速率也有显著影响：温度越 高 ，反应进行得越快。 4．压强 压强越大，反应进行得 越快。
教材整理 3 合成氨的适宜条件 1．合成氨反应条件的选择 工业生产中，必须从 反应速率 和 反应限度 两个角度选择合成氨的适 宜条件，既要考虑尽量增大反应物的 转化率 ，充分利用原料，又要选择较快 的反应速率，提高单位时间内的产量 ，同时还要考虑设备的要求和技术条件。
度，减小生成物 及时地分离出生成
的浓度
物
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
催 化 剂
加合适的催 化剂
无影响
加合适的催化剂
温度 高温
ΔH<0 ΔH>0
压强
高压(有 气体参加)
Δvg <0 Δvg >0
低温 高温 高压 低压
兼顾速率和平衡， 考虑催化剂的适宜 温度
在设备条件允许的 前提下，尽量采取 高温并选取适宜的 催化剂
在设备条件允许的 前提下，尽量采取 高压
2．合成氨的适宜条件
反应 条件
压强
1×107～ 1×108Pa
温度 700 K左右
催化剂
浓度
使气态NH3变成液态 铁触媒 NH3并及时从平衡混
(铁) 合物中分离出去，及 时补充N2和H2
外 界 条 件
有利于加快 速率的条件 控制
有利于平衡移动 的条件控制
综合分析结果
浓 度
增大反应物 的浓度
增大反应物的浓 不断地补充反应物，
教材整理 2 合成氨反应的速率 1．浓度 在特定条件下，合成氨反应的速率与参加反应的物质的浓度的关系式为 v＝ k c(N2)·c1.5(H2)·c－1(NH3)，由关系式可知， 增大 N2 或 H2 的浓度， 减小 NH3 的浓 度，都有利于提高合成氨的速率。 2．催化剂 使用催化剂，可显著降低反应的 活化能 ，使反应速率提高上万亿倍。
高中化学第2章化学反应的方向限度与速率第4节化学反应条件的优化__工业合成氨课件鲁科版选择性必修
3.合成氨反应的限度 降低温度、增大压强将有利于合成氨反应的化学平衡向生成氨气的方向 移动,在一定温度和压强下,从化学平衡的角度分析,反应物氮气与氢气的 体积比为1∶3时平衡混合物中氨的含量最高。
【微思考】已知298 K时,N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.2 kJ·mol-1,ΔS=-198.2 J·K-1·mol-1,请通过计算说明298 K时合成氨反 应能否自发进行?
变式训练2对于可逆反应3H2(g)+N2(g) 2NH3(g) ΔH<0,当反应达到平 衡后,为了使H2的转化率增大,下列选项中采用的三种方法都正确的是 () A.升高温度,降低压强,增加氮气 B.降低温度,增大压强,加入催化剂 C.升高温度,增大压强,增加氮气 D.降低温度,增大压强,分离出部分氨
答案B 解析合成氨工业中从合成塔出来的混合气体中NH3的含量较小,但由于分 离出NH3后,N2和H2可循环使用,所以总体来说氨的产率是较高的,则A项错 误,B项正确;合成氨工业的反应温度控制在700 K左右而不选择常温,是为 了加快反应速率,且催化剂在700 K时催化活性最高,C项错误;合成氨的反 应为气态物质系数减小的反应,增大压强主要是为了使平衡向正反应方向 移动,与催化剂活性无关,D项错误。
2.催化剂对反应速率的影响 加入适宜的催化剂可以改变反应的历程,降低反应的活化能,从而增大反应 速率。在其他条件相同的情况下,使用催化剂可使合成氨反应的速率提高 上万亿倍。 3.温度 温度越高,合成氨反应进行得越快。
三、合成氨生产的适宜条件 1.合成氨反应条件的选择 工业生产中,必须从反应速率和反应限度两个角度选择合成氨的适宜条件, 既要考虑尽量增大反应物的转化率,充分利用原料,又要选择较快的反应速 率,提高单位时间内的产量,同时还要考虑设备的要求和技术条件。
高中化学第二章化学反应的方向、限与速率2.4化学反应条件的优化——工业合成氨鲁科4鲁科高二4化学
4.已知2SO2(g)+O2(g)
2SO3 (g) △H＜0。
催化剂V2O5在400～500 ℃时催化效果最好。
(1) 应选(yīnɡ xuǎn)用的温度4是50℃______。 (2) 应采用(cǎiyòng)的压强是常_压_____，理由是__因__为__常__压___下SO2 __的___转__化__率__已___经__很__高__，___若__采__用__较___大__压__强__，__S__O_2_的__转__化___率__提
D.700 K 该反应的催化剂能发挥最大的作用
2. 在合成氨工业中，下列操作使平衡向右移动(yídòng)的是 （ AD ） （A）不断将NH3分离出来 （B）使用催化剂 （C）采用700K左右的高温 （D）采用2×107～5×107Pa的压强
第二十页，共二十五页。
3.有关合成氨工业的说法中，正确的是（ ）B A.从合成塔出来的混合气体，其中NH3只占约13%～14 % ，
通过对合成氨适宜条件的分析，认识化学反应速 率和化学平衡的调控在工业生产中的重要作用。
第四页，共二十五页。
教学 重点、难点 (jiāo xué)
应用化学反应(huàxué fǎnyìng)速率和化学平衡原理 选择合成氨的适宜条件
第五页，共二十五页。
假如你是一个工厂的厂长，对工业生产你主要应考虑 哪些(nǎxiē)问题？
原料的利用率高 增大化学反应限度
单位 时间内产率高 增大化学反应 (dānwèi)
(huàxué fǎnyìng)
速率
另外还要考虑生产中的消耗能源、原料来源、设
备条件、环境保护等因素。
第六页，共二十五页。
一.合成氨反应的限度
交流·研讨1（课本Ｐ65页）
高中化学第2章化学反应的方向限度与速率第4节化学反应条件的优化__工业合成氨课件鲁科版选修4
123456
答案
5.合成氨工业的原料气中含有少量CO，CO会使催化剂失去催化能力(催 化剂中毒)，因此，在进入合成塔前必须将其除去。一般用醋酸二氨合铜 溶 液 来 吸 收 原 料 气 中 的 CO ， 其 反 应 为 Cu(NH3)2Ac ＋ CO ＋ NH3 [Cu(NH3)3CO]Ac(正反应为放热反应) (1)醋酸二氨合铜吸收CO的生产适宜条件是_低__温__、__高__压___。
B.t2～t3
C.t3～t4
D.t5～t6
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答案
编后语
老师上课都有一定的思路，抓住老师的思路就能取得良好的学习效果。在上一小节中已经提及听课中要跟随老师的思路，这里再进一步论述听课时如何 抓住老师的思路。
① 根据课堂提问抓住老师的思路。老师在讲课过程中往往会提出一些问题，有的要求回答，有的则是自问自答。一般来说，老师在课堂上提出的问 题都是学习中的关键，若能抓住老师提出的问题深入思考，就可以抓住老师的思路。
解析
答案
例2 对于合成氨的反应来说，使用催化剂和施加高压，下列叙述中正确
的是
A.都能提高反应速率，都对化学平衡状态无影响
B.都对化学平衡状态有影响，都不影响达到平衡状态所用的时间
√C.都能缩短达到平衡状态所用的时间，只有压强对化学平衡状态有影响
D.催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间，而压强无此作用
_度__时__活__性__最__大__。
解析 合成氨时选择700 K高温可以加快反应速率，而且工业上用的催化剂在
该温度时活性最大；因为初始和转化的N2和H2的浓度比都是1∶3，所以当反应 达到平衡时，N2和H2的浓度比是1∶3；平衡时保持体积不变，充入氩气平衡不 移动；保持压强不变充入氩气，容器体积变大，反应速率将变小，平衡逆向移
高中化学第2章化学反应的方向限度与速率2.4化学反应条件的优化
高中化学第2章化学反应的方向限度与速率2.4化学反应条件的优化2、4 化学反应条件的优化-工业合成氨【教材分析】普通高中课程标准实验教科书化学反应原理（鲁科版）第2 章第4 节“ 化学反应条件的优化工业合成氨” 的内容是前三节“ 化学反应的方向” 、“ 化学反应的限度” 、“ 化学反应的速率” 的延续，是对前三节知识的综合应用。
合成氨工业对化学工业、国防工业和我国实现农业现代化具有重要意义，是重要的化学工业之一；同时氮气、氢气合成氨反应也是一个学生熟悉的、典型的平衡体系。
本节以合成氨反应为研究对象，有利于学生应用化学平衡理论和化学反应速率理论尝试综合选择化工生产的适宜条件，从而体会化学理论的学习对生产实践的指导作用。
【学情分析】学生在前面的学习中，对化学平衡理论和化学反应速率理论有了一定程度的认识。
经过高中一年的训练，学生善于质疑、主动思考、积极获取知识的学习习惯已基本养成，参与意识、合作意识已有较明显提高。
他们正处于生理的高速发展期，认识能力和知识水平都达到了较高的层次，他们正经历着从习惯于感性思维、形象思维向更加关注理性思维、抽象思维的转轨期，所以在教学中注意引导学生分析、讨论，使他们的认识过程从直观的体验和想象上升到理性的思维阶段。
【设计思想】根据本节内容，先让学生就合成氨反应的热力学、动力学问题分别进行讨论，再综合考虑工业生产中的各种因素，对合成氨反应的适宜条件进行选择。
将本节的教学过程分为三个环节：分别利用学过的化学平衡和化学反应速率理论讨论合成氨的适宜条件；综合考虑合成氨生产中动力、设备、材料、生产效率等因素，寻找工业合成氨的优化生产条件；展望合成氨的发展前景，拓宽学生的视野。
在讨论时注意问题设置的难度，利用平衡移动原理对反应转化率的探讨只局限在定性分析的水平上，而对于化学反应速率的研究则从半定量的角度进行。
【教学目标】知识与技能：1了解如何应用化学反应速率和化学平衡原理分析合成氨的适宜条件；2了解应用化学反应原理分析化工生产条件的思路和方法，体验实际生产条件的选择与理论分析的差异；3通过对合成氨适宜条件的分析，认识化学反应速率和化学平衡的调控在工业生产中的重要作用。
精选推荐018-2019学年高中化学 第2章 化学反应的方向、限度与速度 第4节 化学反应条件的优化——工业合成氨
第4节 化学反应条件的优化——工业合成氨1.工业上合成氨一般采用700 K 左右的温度，其原因是( )①适当提高氨的合成速率 ②提高H 2的转化率 ③提高氨的产率 ④催化剂在700 K 时活性最大A ．只在①B ．①②C ．②③④D ．①④解析：选D 。
合适的温度可使氨的合成速率加快，且使催化剂活性最大。
2.从化学反应速率和化学平衡两方面考虑，合成氨应采用的条件是( )A ．低温、高压、催化剂B ．低温、低压、催化剂C ．高温、高压、催化剂D ．适当温度、低压、催化剂解析：选C 。
根据合成氨反应的特点、外界条件对反应速率和化学平衡的影响及催化剂的活性进行选择。
3.合成氨时，既要使H 2的转化率增大，又要使反应速率增大，可采取的方法是( )A ．补充H 2B ．升高温度C ．增大压强D ．使用催化剂解析：选C 。
补充H 2，使反应速率加快，但H 2的转化率降低；升温，反应速率加快，平衡左移，H 2的转化率降低；增大压强，反应速率加快，平衡右移，H 2的转化率提高；催化剂只能加快反应速率，而不会提高反应物的转化率。
4.合成氨工业上采用了循环操作，主要原因是( )A ．加快反应速率B ．提高NH 3的平衡浓度C ．降低NH 3的沸点D ．提高N 2和H 2的利用率解析：选D 。
合成氨是可逆反应，在中压工艺条件下合成氨厂出口气中的氨含量一般为13%～14%，循环使用可提高N 2和H 2的利用率。
5.在硫酸的工业生产中，通过下列反应使SO 2转化为SO 3：2SO 2(g)＋O 2(g)催化剂△2SO 3(g)ΔH <0。
已知常压下SO 3体积分数为91%，试回答：(1)在生产中常用过量的空气是为了________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
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第4节 化学反应条件的优化——工业合成氨
[课标要求]
1．了解如何应用化学反应速率和化学平衡原理分析合成氨的适宜条件。
2．了解应用化学反应原理分析化工生产条件的思路和方法，体验实际生产条件的选择与
理论分析的差异。
3．认识化学反应速率和化学平衡的调控在工业生产中的重要作用。
1．N 2(g)＋3H 2
3
(g) ΔH ＝－92.2 kJ·mol －1。
理论上增大
反应物浓度和增大压强及时分离出NH 3及降低温度有利于氨气的合成。
2．升高温度，增大压强，加入合适催化剂能提高化学反应速率。
3．结合实际生产，合成氨一般选择铁做催化剂，控制反应温度700 K
左右，高压且n (N 2)∶n (H 2)＝1∶2.8。
合成氨反应的限度
1．反应原理
N 2(g)＋3H 2
3
(g) 298 K 时，ΔH ＝－92.2 kJ·mol －1
ΔS ＝－198.2 J·mol
－1
·K －1。
2．反应特点
的可逆反应。
减小热的、气体体积放合成氨反应是一个能自发进行的、 3．有利于氨生成的措施
压强有利于化学平衡向生成氨的方向移动。
增大温度、降低(1)
时平衡混合物中氨的含量
1∶3的体积比为2H 和2N 温度和压强下，反应物中在一定的(2)最高。
1．下列有关合成氨工业的叙述，可用勒·夏特列原理解释的是( )
A ．使用铁触媒，有利于N 2和H 2反应合成氨
B ．高压比常压条件更有利于合成氨反应
C ．500 ℃左右比室温更有利于合成氨反应
D ．合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率
解析：选B 催化剂不影响平衡移动；合成氨反应的正反应是气体分子数减小的反应，高压条件有利于平衡正向移动；工业合成氨采用500 ℃是综合考虑反应速率、转化率及催化
剂的活性温度后确定的；采用循环操作与平衡移动无关。
2．利用原料气在合成塔中合成氨时，为提高N 2的转化率所采取的措施是( )
A ．高温
B ．高压
C ．使用催化剂
D ．增大N 2的浓度
解析：选B 提高N 2的转化率应使平衡向右移动，使用催化剂对平衡无影响，升高温度平衡向左移动，高压和增大N 2的浓度平衡向右移动，但增大N 2的浓度，N 2的转化率会 降低。
合成氨反应的速率及适宜条件的选择
1．外界条件对速率的影响
(1)浓度
在特定条件下，合成氨反应的速率与参加反应的物质的浓度的关系式为v ＝
的浓度，都有利于
3NH 减小的浓度，2H 或2N 增大，由关系式可知，)3(NH 1－c )·2(H 1.5c )·2(N kc 提高合成氨的速率。
(2)催化剂
上万亿倍。
提高，使反应速率活化能使用催化剂，可显著降低反应的
(3)温度
，反应进行得越快。
高温度对合成氨反应的速率也有显著影响：温度越 (4)压强。
越快压强越大，反应进行得 2．合成氨反应条件的选择依据
两个角度选择合成氨的适宜条件，既要考虑尽反应限度和反应速率工业生产中，必须从，
产量，充分利用原料，又要选择较快的反应速率，提高单位时间内的转化率量增大反应物的同时还要考虑设备的要求和技术条件。