2013-2014学年高中化学鲁科版选修四同步辅导与检测课件2.4化学反应条件的优化——工业合成氨
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
答案：D
合成氨的反应：N2(g)＋3H2(g) 在一定条件下已达到平衡状态。
2NH3(g)，
(1)此时__________相等，________保持不变，而
________却仍在进行，因此化学平衡是________平衡。
(2)若降低温度，会使上述化学平衡向生成氨的方向移
动，则正反应是________反应，生成1摩尔氨的反应热是
在设备条件允许的前 提下，尽量采取高压
兼顾速率和平衡，选 取适宜的压强
例如：合成氨的工业生产：
①压强：温度一定时，增大混合气体的压强对合成氨的 速率和平衡都有利，但压强越大需要的动力越大Байду номын сангаас对材料的 强度和设备的制造要求越高，一般采用2×107～5×107 Pa。
②温度：从平衡的角度考虑，合成氨低温有利，但是温 度过低反应速率变慢，需要很长时间才能达到平衡，很不经 济，所以实际生产中，采用500℃左右的适宜温度(在此温度 时催化剂的活性最大)。
4．催化剂对化学反应速率的影响
加催化剂可以使反应的活化能从335 kJ·mol－1降低
为167 kJ·mol－1， k催 ＝3.4×1012(700 K)表明，使用 k无
催化剂后可以使合成氨的反应速率提高上万亿倍，因为 催化剂改变了反应的历程，降低了反应所需的活化能， 增大了反应速率常数，大大提高了化学反应速率。
问题：根据合成氨反应原理：N2 (g)＋3H2 (g) 2NH3(g)；ΔH＝－92.2 kJ·mol－1，外界条件对合成氨反应 平衡有何影响？
1．合成氨反应是一个能自发进行的放热反应，同时 也是气体的物质的量___减__小___的___熵__减___反应。因此， ___降__低___温度、__增__大____压强将有利于化学平衡向生成氨 的方向移动。在一定温度、压强下，反应物氮气、氢气的 体积比为___1_∶__3__时，平衡混合物中氨的含量最高。
故该反应在298 K时能自发进行。
2．合成氨的条件
该反应是正反应体积减小、放热、熵减的可逆反应，
由化学平衡移动原理及影响平衡移动的条件知，合成氨
的理想条件是：低温、高压。实验表明：在一定的温度
和压强下，反应物N2、H2的体积比为1∶3时，平衡混合 物中氨的含量最高。
保持温度、压强不变，合成氨反应达到平衡 状态时，进行如下操作，平衡不发生移动的是( )
4．目前，合成氨生产中一般选择__铁__作为催化 剂；控制反应温度在__7_0_0__K__左右。根据反应器可使 用的钢材质量及综合指标来选择压强；通常采用氮气
与氢气的物质的量之比为__1_∶__2_.8__的投料比。
5．对合成氨反应条件的综合分析
(1)从合成氨的化学平衡分析：
有利于提高转化率的措施 (2)从合成氨的反
46.1 kJ，则该反应的热化学方程式为______________。
(3)合成氨时，选择500℃高温的目的是
______________。
(4)若反应容器的体积不变，原反应温度不变，而将平
衡体系中的混合气体的浓度增大1倍，则上述平衡向
________移动；若在平衡体系中加入氦气，则上述平衡
________移动。
合成氨反应的限度
1．分析合成氨反应的自发性
已知：N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g)；ΔH＝－92.2
kJ·mol－1，ΔS＝－198.2 J·K－1·mol－1
在298 K 时，ΔH－TΔS＝－92.2 kJ·mol－1－298
K×(－198.2×10－3)kJ·K－1·mol－1＝－33.1 kJ·mol－1<0。
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
解析：本题考查运用平衡移动原理及化学反 应速率理论来解决问题的实际应用能力。对于化学 反应N2 (g)＋3H2(g) 2NH3(g)，催化剂只能降低 反应所需活化能，增大反应速率常数，提高反应速 率，缩短达到平衡状态所用时间，不能使化学平衡 发生移动。高压能提高反应速率，使反应达到平衡 状态所用时间缩短，也能使化学平衡向生成NH3的 方向移动。答案为C。
2．依据平衡移动的原理可知，合成氨反应在__高__压 和___低___温的条件下进行时，才能得到较高的产率。但是， 高压条件对设备提出了苛刻的要求，而反应温度的降低势 必_______延_达长到化学平衡的时间，致使生产效率降低，失 去工业化生产的意义。
3．由反应速率与参与反应物质的浓度的关系式可 知，合成氨反应的速率与氮气浓度的__1__次方成正比， 与氢气浓度的____次1方.5 成正比，与氨气浓度的____次 方成1 反比。在反应过程中，随着氨的浓度的增大，反 应速率会逐渐____，因降此低为了保持足够高的反应速率， 应适时将______从混氨合气中分离出来。在其他条件相 同的情况下，使用________可催以化使剂合成氨反应的速率 提高上万亿倍。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。
事实上，N2完全转化是不可能的，因而消耗H2的 物质的量绝对小于3.0 mol，故H2的最大转化率：α最大
(Η2)< 130..00mmool×l 100%＝30%，观察备选项可知答案。
答案：A
合成氨的适宜条件
1．化学反应条件的优化
化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科 学研究领域起着重要的作用，在实际生产中应当运用对 立统一的规律，综合化学反应速率和化学平衡移动原理， 既考虑反应的快慢(反应速率的大小)，又考虑反应进行的 程度(化学平衡)。在这个过程中还要坚持以下三个原则： ①既要注意外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的 一致性，又要注意对二者影响的矛盾性；②既要注意温 度、催化剂对反应速率影响的一致性，又要注意催化剂 的活性对温度的限制；③既要注意理论上的需要，又要 注意实际生产的可能性。
答案：C
在一定条件下，将10.0 mol H2和1.0 mol N2 充入恒容密闭容器中，发生反应N2(g) ＋3H2(g) 2NH3(g)，并达到平衡状态，则H2的转化率可能是( )
A．15% B．30% C．35% D．75%
解析：对可逆反应而言，任何一种物质都不能完
全转化。为方便解题，假设N2完全转化，则消耗H2的物 质的量为：n消耗(H2)＝3n(N2)＝3.0 mol
结论：从化学反应速率理论方面分析：增大反应 物浓度、使用合适的催化剂、增大压强及升高温度都可 以增大合成氨的反应速率。
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
③催化剂：为了加快反应速率，采用以铁为主体的铁催 化剂。
④浓度：不断地补充氮气和氢气，及时地分离出氨气。
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，降低压强，增加氮气
B．降低温度，增大压强，加入催化剂
答案：D
合成氨的反应速率
1．由平衡移动的原理可知，合成氨要在高压和低温 下才能得到较高的产率。但是高压条件对设备的要求高， 而反应温度的降低势必延长达到化学平衡的时间，致使 生产效率降低，失去了工业生产的意义。因此在寻找最 佳的生产条件时，除了考虑反应的限度外，还需要研究 哪些措施可以用来提高化学反应速率。
2．对于某一特定的实际反应，选取适宜的外界条件 的基本思路
(1)从可逆性、反应前后条件系数的变化、焓变三个角 度分析化学反应的特点。
(2)根据反应特点具体分析外界条件对速率和平衡的影 响；从速率和平衡的角度进行综合分析，再充分考虑。
外界 条件
有利于增 大速率的 条件控制
浓度
增大反应 物的浓度
有利于平衡的条件 控制
A．恒温、恒压时，充入NH3 B．恒温、恒容时，充入N2 C．恒温、恒压时，充入He D．恒温、恒容时，充入He
解析：本题考查浓度对化学平衡的影响。在恒温、恒压 时，向平衡体系中加入NH3，体系体积增大，由于加入物质是 生成物，实际上是等于减少了反应物的浓度(反应物的体积变 大，而物质的量没变)，此时，正反应速率小于逆反应速率， 平衡向左移，故A将发生移动。在恒温、恒容时，充入N2使容 器内压强增大。由于整个体系的体积不变，所以加入N2后，反 应物N2的浓度增大，所以平衡向右移动。故B发生移动。在恒 温、恒压时，加入He，使整个体系做等压膨胀，体积变大， He虽然不参与化学反应，但由于体积的膨胀，而使平衡混合 物中的N2、H2、NH3的浓度都相应减小，结果，反应物浓度减 小的程度比生成物浓度减小的程度大，此时正反应速率小于逆 反应速率，平衡左移。故C发生移动。在恒温、恒容时，向体 系中加入He，使整个体系压强增大，但由于He不参与反应， 对于参加反应的物质而言，它们的物质的量和体积都没有变化， 所以浓度没变，故平衡不发生移动。
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
解析：本题旨在考查影响化学平衡的外界因素的应用与 分析。本题要求增大合成氨反应中氢气的转化率，就是在不 增加氢气的情况下，改变合成氨反应的其他条件，使更多的 氢气转化为氨。从化学平衡分析也就是使平衡向正反应方向 移动。先分析温度的影响，合成氨是放热反应，从理论上分 析应采用尽可能低的温度，选项A、C中升高温度是错误的。 合成氨反应前后都是气体物质，反应前气体体积比反应后气 体体积更大，所以增大压强会使平衡向气体体积减小的方向 移动，即向正反应方向移动，选项A是错误的，其他选项中增 大压强是正确的。有关浓度的影响，增大反应物浓度或减小 生成物浓度，会使平衡向正反应方向移动，在合成氨反应中 增加氮气和减少(分离出)氨可以使反应向正方向移动。加入催 化剂可加快反应，但对平衡移动无影响，选项B是错误的。所 以只有选项D是正确的。
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
用N2和H2为原料实现合成氨的工业化生产曾是一 个艰巨的课题。从第一次实验室研制到工业化生产， 经历了从18世纪末到20世纪初的一百多年的时间。由 于化学反应的快慢和限度、催化剂等基础理论的发展， 高温、高压等工业技术条件的改善，以及许多研究工 作者的反复实验，德国化学家哈伯科学地创造适宜的 条件调控合成氨的反应，终于在1913年实现了合成氨 的工业化生产，满足了20世纪世界人口由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。
降低 提高
温度 压强
应速率分析：使适提用当高(提正高)反氮催应氢化温比剂度 适时地 分离 反应产物氨
(3)选择合成氨的条件时，既不能片面的追求高转化率， 也不能只追求高反应速率，而应该寻找较高的反应速率获 得适当平衡转化率的反应条件。此外，还应该考虑原料的 价格、未转化的合成气(H2和N2)的循环使用、反应热的综合 利用等问题。
2．增大反应速率的方法：可以采用升高温度、增大 压强、增大反应物N2(或H2)的浓度及使用催化剂等措施来 提高合成NH3的反应速率。
3．浓度对化学反应速率的影响
从v＝kc(N2)·c1.5(H2)·c－1(NH3)知，在一定的温度、 压强下，化学反应速率与反应物浓度c(N2)或c1.5(H2)成 正比关系，与生成物浓度c(NH3)成反比关系。因此可以 采用增大反应物浓度、减小生成物浓度来提高化学反应 速率。
综合分析结果
增减大小反生应成物物的的浓浓度度、不及物断时地地补分充离反出应生物成，
催化 剂
加合适 的催化 剂
不需要
加合适的催化剂
温度 高温
ΔH<0 ΔH>0
高压(有 压强 气体参
加)
Δn(g) <0 Δn(g) >0
低温
兼顾速率和平衡，考 虑催化剂的适宜温度
高温 高压 低压
在设备条件允许的前 提下，尽量采取高温 并选取催化剂
解析：解决此问题的关键是：(1)根据化学平衡状态 的定义及特点可知，反应达到平衡状态时，正、逆反应速 率相等，各反应物和生成物的浓度保持不变，而正、逆反 应却仍在进行，因此化学平衡是动态平衡。(2)由温度对 化学平衡的影响可知，降低温度使化学平衡向正反应方向 移动，则正反应一定是放热反应。由题意知，生成2 mol 氨的反应热是46.1 kJ×2，即92.2 kJ，则合成氨反应的热 化学方程式为N2(g) ＋3H2(g) 2NH3 (g)；ΔH＝－92.2 kJ·mol－1。(3)升高温度和加入催化剂都能加快反应速率， 工业上用的催化剂在该温度时活性最大。
合成氨的反应：N2(g)＋3H2(g) 在一定条件下已达到平衡状态。
2NH3(g)，
(1)此时__________相等，________保持不变，而
________却仍在进行，因此化学平衡是________平衡。
(2)若降低温度，会使上述化学平衡向生成氨的方向移
动，则正反应是________反应，生成1摩尔氨的反应热是
在设备条件允许的前 提下，尽量采取高压
兼顾速率和平衡，选 取适宜的压强
例如：合成氨的工业生产：
①压强：温度一定时，增大混合气体的压强对合成氨的 速率和平衡都有利，但压强越大需要的动力越大Байду номын сангаас对材料的 强度和设备的制造要求越高，一般采用2×107～5×107 Pa。
②温度：从平衡的角度考虑，合成氨低温有利，但是温 度过低反应速率变慢，需要很长时间才能达到平衡，很不经 济，所以实际生产中，采用500℃左右的适宜温度(在此温度 时催化剂的活性最大)。
4．催化剂对化学反应速率的影响
加催化剂可以使反应的活化能从335 kJ·mol－1降低
为167 kJ·mol－1， k催 ＝3.4×1012(700 K)表明，使用 k无
催化剂后可以使合成氨的反应速率提高上万亿倍，因为 催化剂改变了反应的历程，降低了反应所需的活化能， 增大了反应速率常数，大大提高了化学反应速率。
问题：根据合成氨反应原理：N2 (g)＋3H2 (g) 2NH3(g)；ΔH＝－92.2 kJ·mol－1，外界条件对合成氨反应 平衡有何影响？
1．合成氨反应是一个能自发进行的放热反应，同时 也是气体的物质的量___减__小___的___熵__减___反应。因此， ___降__低___温度、__增__大____压强将有利于化学平衡向生成氨 的方向移动。在一定温度、压强下，反应物氮气、氢气的 体积比为___1_∶__3__时，平衡混合物中氨的含量最高。
故该反应在298 K时能自发进行。
2．合成氨的条件
该反应是正反应体积减小、放热、熵减的可逆反应，
由化学平衡移动原理及影响平衡移动的条件知，合成氨
的理想条件是：低温、高压。实验表明：在一定的温度
和压强下，反应物N2、H2的体积比为1∶3时，平衡混合 物中氨的含量最高。
保持温度、压强不变，合成氨反应达到平衡 状态时，进行如下操作，平衡不发生移动的是( )
4．目前，合成氨生产中一般选择__铁__作为催化 剂；控制反应温度在__7_0_0__K__左右。根据反应器可使 用的钢材质量及综合指标来选择压强；通常采用氮气
与氢气的物质的量之比为__1_∶__2_.8__的投料比。
5．对合成氨反应条件的综合分析
(1)从合成氨的化学平衡分析：
有利于提高转化率的措施 (2)从合成氨的反
46.1 kJ，则该反应的热化学方程式为______________。
(3)合成氨时，选择500℃高温的目的是
______________。
(4)若反应容器的体积不变，原反应温度不变，而将平
衡体系中的混合气体的浓度增大1倍，则上述平衡向
________移动；若在平衡体系中加入氦气，则上述平衡
________移动。
合成氨反应的限度
1．分析合成氨反应的自发性
已知：N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g)；ΔH＝－92.2
kJ·mol－1，ΔS＝－198.2 J·K－1·mol－1
在298 K 时，ΔH－TΔS＝－92.2 kJ·mol－1－298
K×(－198.2×10－3)kJ·K－1·mol－1＝－33.1 kJ·mol－1<0。
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
解析：本题考查运用平衡移动原理及化学反 应速率理论来解决问题的实际应用能力。对于化学 反应N2 (g)＋3H2(g) 2NH3(g)，催化剂只能降低 反应所需活化能，增大反应速率常数，提高反应速 率，缩短达到平衡状态所用时间，不能使化学平衡 发生移动。高压能提高反应速率，使反应达到平衡 状态所用时间缩短，也能使化学平衡向生成NH3的 方向移动。答案为C。
2．依据平衡移动的原理可知，合成氨反应在__高__压 和___低___温的条件下进行时，才能得到较高的产率。但是， 高压条件对设备提出了苛刻的要求，而反应温度的降低势 必_______延_达长到化学平衡的时间，致使生产效率降低，失 去工业化生产的意义。
3．由反应速率与参与反应物质的浓度的关系式可 知，合成氨反应的速率与氮气浓度的__1__次方成正比， 与氢气浓度的____次1方.5 成正比，与氨气浓度的____次 方成1 反比。在反应过程中，随着氨的浓度的增大，反 应速率会逐渐____，因降此低为了保持足够高的反应速率， 应适时将______从混氨合气中分离出来。在其他条件相 同的情况下，使用________可催以化使剂合成氨反应的速率 提高上万亿倍。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。
事实上，N2完全转化是不可能的，因而消耗H2的 物质的量绝对小于3.0 mol，故H2的最大转化率：α最大
(Η2)< 130..00mmool×l 100%＝30%，观察备选项可知答案。
答案：A
合成氨的适宜条件
1．化学反应条件的优化
化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科 学研究领域起着重要的作用，在实际生产中应当运用对 立统一的规律，综合化学反应速率和化学平衡移动原理， 既考虑反应的快慢(反应速率的大小)，又考虑反应进行的 程度(化学平衡)。在这个过程中还要坚持以下三个原则： ①既要注意外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的 一致性，又要注意对二者影响的矛盾性；②既要注意温 度、催化剂对反应速率影响的一致性，又要注意催化剂 的活性对温度的限制；③既要注意理论上的需要，又要 注意实际生产的可能性。
答案：C
在一定条件下，将10.0 mol H2和1.0 mol N2 充入恒容密闭容器中，发生反应N2(g) ＋3H2(g) 2NH3(g)，并达到平衡状态，则H2的转化率可能是( )
A．15% B．30% C．35% D．75%
解析：对可逆反应而言，任何一种物质都不能完
全转化。为方便解题，假设N2完全转化，则消耗H2的物 质的量为：n消耗(H2)＝3n(N2)＝3.0 mol
结论：从化学反应速率理论方面分析：增大反应 物浓度、使用合适的催化剂、增大压强及升高温度都可 以增大合成氨的反应速率。
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
③催化剂：为了加快反应速率，采用以铁为主体的铁催 化剂。
④浓度：不断地补充氮气和氢气，及时地分离出氨气。
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，降低压强，增加氮气
B．降低温度，增大压强，加入催化剂
答案：D
合成氨的反应速率
1．由平衡移动的原理可知，合成氨要在高压和低温 下才能得到较高的产率。但是高压条件对设备的要求高， 而反应温度的降低势必延长达到化学平衡的时间，致使 生产效率降低，失去了工业生产的意义。因此在寻找最 佳的生产条件时，除了考虑反应的限度外，还需要研究 哪些措施可以用来提高化学反应速率。
2．对于某一特定的实际反应，选取适宜的外界条件 的基本思路
(1)从可逆性、反应前后条件系数的变化、焓变三个角 度分析化学反应的特点。
(2)根据反应特点具体分析外界条件对速率和平衡的影 响；从速率和平衡的角度进行综合分析，再充分考虑。
外界 条件
有利于增 大速率的 条件控制
浓度
增大反应 物的浓度
有利于平衡的条件 控制
A．恒温、恒压时，充入NH3 B．恒温、恒容时，充入N2 C．恒温、恒压时，充入He D．恒温、恒容时，充入He
解析：本题考查浓度对化学平衡的影响。在恒温、恒压 时，向平衡体系中加入NH3，体系体积增大，由于加入物质是 生成物，实际上是等于减少了反应物的浓度(反应物的体积变 大，而物质的量没变)，此时，正反应速率小于逆反应速率， 平衡向左移，故A将发生移动。在恒温、恒容时，充入N2使容 器内压强增大。由于整个体系的体积不变，所以加入N2后，反 应物N2的浓度增大，所以平衡向右移动。故B发生移动。在恒 温、恒压时，加入He，使整个体系做等压膨胀，体积变大， He虽然不参与化学反应，但由于体积的膨胀，而使平衡混合 物中的N2、H2、NH3的浓度都相应减小，结果，反应物浓度减 小的程度比生成物浓度减小的程度大，此时正反应速率小于逆 反应速率，平衡左移。故C发生移动。在恒温、恒容时，向体 系中加入He，使整个体系压强增大，但由于He不参与反应， 对于参加反应的物质而言，它们的物质的量和体积都没有变化， 所以浓度没变，故平衡不发生移动。
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
解析：本题旨在考查影响化学平衡的外界因素的应用与 分析。本题要求增大合成氨反应中氢气的转化率，就是在不 增加氢气的情况下，改变合成氨反应的其他条件，使更多的 氢气转化为氨。从化学平衡分析也就是使平衡向正反应方向 移动。先分析温度的影响，合成氨是放热反应，从理论上分 析应采用尽可能低的温度，选项A、C中升高温度是错误的。 合成氨反应前后都是气体物质，反应前气体体积比反应后气 体体积更大，所以增大压强会使平衡向气体体积减小的方向 移动，即向正反应方向移动，选项A是错误的，其他选项中增 大压强是正确的。有关浓度的影响，增大反应物浓度或减小 生成物浓度，会使平衡向正反应方向移动，在合成氨反应中 增加氮气和减少(分离出)氨可以使反应向正方向移动。加入催 化剂可加快反应，但对平衡移动无影响，选项B是错误的。所 以只有选项D是正确的。
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
用N2和H2为原料实现合成氨的工业化生产曾是一 个艰巨的课题。从第一次实验室研制到工业化生产， 经历了从18世纪末到20世纪初的一百多年的时间。由 于化学反应的快慢和限度、催化剂等基础理论的发展， 高温、高压等工业技术条件的改善，以及许多研究工 作者的反复实验，德国化学家哈伯科学地创造适宜的 条件调控合成氨的反应，终于在1913年实现了合成氨 的工业化生产，满足了20世纪世界人口由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。
降低 提高
温度 压强
应速率分析：使适提用当高(提正高)反氮催应氢化温比剂度 适时地 分离 反应产物氨
(3)选择合成氨的条件时，既不能片面的追求高转化率， 也不能只追求高反应速率，而应该寻找较高的反应速率获 得适当平衡转化率的反应条件。此外，还应该考虑原料的 价格、未转化的合成气(H2和N2)的循环使用、反应热的综合 利用等问题。
2．增大反应速率的方法：可以采用升高温度、增大 压强、增大反应物N2(或H2)的浓度及使用催化剂等措施来 提高合成NH3的反应速率。
3．浓度对化学反应速率的影响
从v＝kc(N2)·c1.5(H2)·c－1(NH3)知，在一定的温度、 压强下，化学反应速率与反应物浓度c(N2)或c1.5(H2)成 正比关系，与生成物浓度c(NH3)成反比关系。因此可以 采用增大反应物浓度、减小生成物浓度来提高化学反应 速率。
综合分析结果
增减大小反生应成物物的的浓浓度度、不及物断时地地补分充离反出应生物成，
催化 剂
加合适 的催化 剂
不需要
加合适的催化剂
温度 高温
ΔH<0 ΔH>0
高压(有 压强 气体参
加)
Δn(g) <0 Δn(g) >0
低温
兼顾速率和平衡，考 虑催化剂的适宜温度
高温 高压 低压
在设备条件允许的前 提下，尽量采取高温 并选取催化剂
解析：解决此问题的关键是：(1)根据化学平衡状态 的定义及特点可知，反应达到平衡状态时，正、逆反应速 率相等，各反应物和生成物的浓度保持不变，而正、逆反 应却仍在进行，因此化学平衡是动态平衡。(2)由温度对 化学平衡的影响可知，降低温度使化学平衡向正反应方向 移动，则正反应一定是放热反应。由题意知，生成2 mol 氨的反应热是46.1 kJ×2，即92.2 kJ，则合成氨反应的热 化学方程式为N2(g) ＋3H2(g) 2NH3 (g)；ΔH＝－92.2 kJ·mol－1。(3)升高温度和加入催化剂都能加快反应速率， 工业上用的催化剂在该温度时活性最大。