山东省乐陵市第一中学鲁科版化学选修四学案2.4化学反应条件的优化——工业合成氨

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鲁科版选修4第二章第4节化学反应条件的优化——工业合成氨

化剂 ④温度的改变将怎样影响该反应的反应速率？ ※提高合成氨反应速率的措施有哪些？
3、合成氨的适宜条件 ①完成教材P67表 ②你为合成氨选择的适宜条件是什么？ ③你在选择过程中是否遇到了困难？怎么解决？ ※实际生产中合成氨的条件是什么？
※通过本节课的学习，你认为应怎样选择化工生产的适宜条件？
8、在某温度下，将2molA和3molB充入一密闭容器中，发生反应aA
(g)+B(g) C(g)+D(g)5min后达到平衡，在该温度时的平衡常数为1。若在
温度不变的情况下将容器的体积扩大为原来的10倍，其A的转化率不
变，则B的转化率为
〔〕
A 60％ B 40％ C 24％ D 4％
剂
【学习内容探讨】氨是工农业生产和科研领域中不可或缺的重要原材
料，合成氨技术的发明实现了人工固氮的工业化，解决了人类对粮食的
需求问题。
阅读教材P65－69页内容“工业合成氨”解决下列问题
教师问题
学生活动
1、合成氨反应的限度
①书写合成氨反应的化学方合成氨
D ③⑤
4、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〔〕
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
5、有平衡体系CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g)
程式
依据
②根据教材P65“交流研讨”所计算与结果给数据分析298K时合成氨结论
反应能否自发进行？
合成氨反应的特点
③从化学平衡移动的角度来说，哪些条件有利于氨的合成？
9、在体积为V L的密闭容器中，充入a molN2和b molH2,经3min后生成c molNH3 ⑴应表示为

高中化学鲁科版选修四备课资源24化学反应条件的优化——工业合成氨

教学建议
一、重难点分析
重点:应用化学反应速率和化学平衡原理选择合成氨的适宜条件。

难点:应用化学反应速率和化学平衡原理选择合成氨的适宜条件。

二、教学过程设计
参考资料
催化剂中毒
催化剂的催化能力一般称为催化活性。

有人认为,由于催化剂在反应前后的化学性质和质量不变,一旦制成一批催化剂之后,便可以永远使用下去。

实际上许多催化剂在使用过程中,其活性从小到大,逐渐达到正常水平,这就是催化剂的成熟期。

接着,催化剂活性在一段时间里保持稳定,然后再下降,一直到衰老而不能再使用。

活性保持稳定的时间即为催化剂的寿命,其长短因催化剂的制备方法和使用条件而异。

催化剂在稳定活性期间,往往因接触少量的杂质而使活性明显下降甚至被破坏,这种现象称为催化剂中毒。

一般认为是由于催化剂表面的活性中心被杂质占据而引起中毒。

中毒分为暂时性中毒和永久性中毒两种。

例如,对于合成氨反应中的铁催化剂,氧气、一氧化碳、二氧化碳和水蒸气等都能使其中毒;但利用纯净的氢、氮混合气体通过中毒的催化剂时,催化剂的活性又能恢复,因此这种中毒是暂时性中毒。

相反,含P、S、As的化合物则可使铁催化剂永久性中毒。

催化剂中毒后,往往完全失去活性,这时即使再用纯净的氮、氢混合气体处理,活性也很难恢复。

催化剂中毒会严重影响生产的正常进行。

工业上为了防止催化剂中毒,要把反应物原料加以净化,除去会使催化剂中毒的物质,这样就要增加设备,提高成本。

因此,研制具有较强抗毒能力的新型催化剂,是一个重要的课题。

鲁科版高中化学选修四2.4《化学反应条件的优化——工业合成氨》省一等奖教案

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：①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；②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；③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。

[推荐学习]化学鲁科版选修4同步学案：第2章第4节化学反应条件的优化——工业合成氨

[ 介绍学习 ] 化学鲁科版选修 4 同步教案：第2 章第4 节化学反响条件的优化——工业合成氨第 4 节化学反响条件的优化——工业合成氨学习目标： 1.知道怎样应用化学反响速率和化学均衡原理，选择合成氨的适合条件。

(要点 )2.初步学会应用化学原理选择化工生产条件的思想和方法。

(难点 )[自主预习·探新知]1．合成氨反响的限度(1)反响原理N2(g)＋3H 2(g)2NH 3(g)H ＝－ 92.2 kJ mol·－1－1－1。

，S＝－ 198.2 J K· ·mol(2)反响特色：(3)影响要素①外界条件：降低温度、增大压强，有益于化学均衡向合成氨的方向挪动。

②投料比：温度、压强一准时， N2、H 2的体积比为 1∶3 时均衡混淆气中氨的百分含量最高。

微点拨：合成氨反响中，为了提升原料转变率，常采纳将未能转变的 N2、 H 2循环使用的举措。

2．合成氨反响的速率(1)增大合成氨反响速率的方法(2)浓度与合成氨反响速率之间的关系在特定条件下，合成氨反响的速率与参加反响的物质的浓度的关系式为v＝kc(N2)c1.5(H 2)c－1(NH 3)，由速率方程可知：增大 N2或 H 2的浓度，减小 NH 3的浓度，都有益于提升合成氨反响的速率。

微点拨：温度高升 k 值增添，会加速反响速率；同时加入适合的催化剂能降低合成氨反响的活化能，使合成氨反响的速率提升。

3．合成氨适合条件的选择(1)合成氨反响适合条件剖析工业生产中，一定从反响速率和反响限度两个角度选择合成氨的适合条件，既要考虑尽量增大反响物的转变率，充足利用原料，又要选择较快的反响速率，提升单位时间内的产量，同时还要考虑设施的要乞降技术条件。

(2)合成氨的适合条件序号影响要素选择条件1温度反响温度控制在 700 K 左右2物质的量N2、H2投料比 1∶2.83压强1×107～1×108 Pa4催化剂选择铁作催化剂[ 基础自测 ]1．判断对错 (对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”。

高中化学鲁科版选修四教案：2.4 化学反应条件的优化——工业合成氨

（1）若反应进行到某时刻t时，nt（N2）=13mol，nt（NH3）=6mol，计算a的值。
（2）反应达平衡时，混合气体的体积为716.8L（标准状况下），其中NH3的含量（体积分数）为25%。计算平衡时NH3的物质的量。
（3）原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比（写出最简整数比，下同），n（始）∶n（平）=。
4学生分析合成氨反应有哪些特点？
5.“假设聘你为某合成氨工厂的技术顾问，你将为提高生产效益提供那些参考意见？”（从加快合成氨反应速率和反应限度两个方面考虑）。
填写下列表格。
合成氨反应条件的选择
外界条件
从氨气生成的快角度（即从化学反应速率角度）分析
使氨气生成得多的角度（即从
化学平衡的角度）分析
压强
温度
惠阳中山中学课时教案
高三化学备课组主备人：龚永忠2015.12.2
教学内容
化学反应条件的优化——工业合成氨
课题
化学反应条件的优化——工业合成氨
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；
B．高压比低压条件更有利于合成氨的反应
C．500℃左右比室温更有利于合成氨的反应
D．合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率
2．工业上合成氨时一般采用500℃左右的温度，其原因是（）
⑴适当提高氨的合成速率⑵提高H2的转化率
⑶提高氨的产率⑷催化剂在500℃时活性最大
A．只有⑴B．⑴⑵C．⑵⑶⑷D．⑴⑷
习
1.利用平衡移动的知识分析什么条件有利于氨的产量？

鲁科版化学选修4《化学反应条件的优化——工业合成氨》word教案

第2章第4节(45分钟100分)(本栏目内容，在学生用书中以活页形式分册装订！)一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)1．合成氨反应的特点是()①可逆②不可逆③正反应放热④正反应吸热⑤正反应气体总体积增大⑥正反应气体总体积缩小A．①③⑤B．②④⑥C．①③⑥D．④⑤⑥答案： C2．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NH3的平衡浓度C．降低NH3的沸点D．提高N2和H2的利用率解析：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N2和H2的利用率。

答案： D3．(2010·上海高考)1913年德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法，从而大大满足了当时日益增长的人口对粮食的需求。

下列是哈伯法的流程图，其中为提高原料转化率而采取的措施是()A．①②③B．②④⑤C．①③⑤D．②③④解析：合成氨反应为N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)ΔH<0，加压、降温、减小NH3的浓度均有利于平衡向正反应方向移动，②、④正确；将原料气循环利用也可提高原料的转化率，⑤正确。

答案： B4．下列有关合成氨工业的说法中，正确的是()A．从合成塔出来的混合气体，其中氨气只占13%～14%，所以生产氨的工厂效率都很低B ．由于氨易液化，N 2(g)、H 2(g)是循环使用的，总体来讲氨的产率比较高C ．合成氨反应温度控制在500 ℃左右，目的是使化学平衡向正反应方向移动D ．合成氨采用的压强是2×107～5×107Pa ，因为该压强下铁触媒的活性最大解析：虽然从合成塔出来的混合气体中氨气只占13%～14%，但由于氮气、氢气是循环使用的，总体来讲氨的产率比较高；合成氨是放热反应，选择高温不利于氨气的合成，选择500 ℃左右的温度在于提高化学反应速率和增大催化剂的活性；催化剂的活性取决于温度的大小，而不是取决于压强的高低。

鲁科版高中化学选修4化学反应原理精品课件 2.4 第4节化学反应条件的优化——工业合成氨

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②三段式计算:
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)
浓度/(mol·L-1):
2a
转化物质的量
4a
0
浓度/(mol·L-1):
a
平衡物质的量
3a
2a
起始物质的量
浓度/(mol·L-1):
a
a
2a
平衡时放出热量 46.1 kJ,则平衡时 N2 转化了 0.5 mol,0.5a mol=0.5
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解析:(1)使用铁催化剂,能同等程度地加快正逆反应的速率,但正逆反
应速率仍相等,因而平衡不发生移动,只是可以缩短达到平衡所需的时间,不
能用平衡移动原理来解释。由于合成氨的正反应是一个气态物质系数减小
的反应,所以增大压强可以使平衡向着生成氨的方向移动,可以用平衡移动
原理解释。合成氨反应是放热反应,低温虽然可以提高氨气的产量,但是反
应速率太慢,而温度太高虽能加快反应速率,但却使平衡混合物中氨气的含
量降低,因此工业生产一般采用适宜的温度,既能加快反应速率又能适当维
持平衡混合物中氨气的含量,700 K 左右铁催化剂的活性最高,因此不能用
平衡移动原理来解释。将生成物氨气液化分离,降低了生成物的浓度,将使
衡的角度进行综合分析,再充分考虑实际情况,选出适宜的外界条件。
外界
条件
有利于加快速
率的条件控制
浓度
增大反应物的
浓度
催化

化学反应条件的优化——工业合成氨-鲁科版高中化学选修4学案

第4节化学反应条件的优化——工业合成氨[核心素养发展目标] 1.变化观念与平衡思想：知道如何应用化学反应速率和化学平衡分析合成氨的适宜条件，体会应用化学原理分析化工生产条件的思路和方法。

2.科学态度与社会责任：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应用，探索最适宜的化工生产条件。

一、合成氨反应的限度、速率1．合成氨反应的特点合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。

已知298 K时：ΔH＝－92.2 kJ·mol－1，ΔS＝－198.2 J·mol－1·K－1。

(1)可逆性：反应为可逆反应。

(2)体积变化：正反应是气体体积缩小的反应。

(3)焓变：ΔH<0，熵变ΔS<0。

(4)自发性：常温(298 K)下，ΔH－TΔS<0，能自发进行。

2．提高合成氨反应速率和平衡转化率的条件比较特别提示投料比：温度、压强一定时，N2与H2的体积比为1∶3时，平衡混合物中氨的含量最高；根据在特定条件下，v＝kc(N2)c1.5(H2)·c－1(NH3)，考虑到催化剂的实际效果，适当提高N2的比例，当N2与H2的物质的量之比为1∶2.8时更能加快合成氨反应的进行。

例1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，分离出部分氨答案 D解析要使氢气的转化率增大，需使平衡向正反应方向移动，根据合成氨反应的特点，由于正反应为放热反应，需降低温度；正反应为气体总体积减小的反应，需增大压强；另外还可通过及时分离出部分氨气，减小生成物浓度的方法，促使平衡右移，故D项正确。

考点合成氨反应限度、速率分析题点增大合成氨反应限度的措施例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，而压强无此作用答案 C解析对于化学反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，催化剂只能降低反应的活化能，提高反应速率，缩短达到平衡状态所用的时间，不能使化学平衡发生移动。

鲁科版高中化学选修4-2.4《化学反应条件的优化——工业合成氨》学案1

第二章化学反应的方向、限度与速率第四节化学反应的优化——工业合成氨一、合成氨反应的限度[交流研讨]见课本65页。

【结论】合成氨反应是在298k时（填“能、不能”）自发进行的热反应，同时也是气体的物质的量（填“增大、减小”）的熵（填“增、减”）反应。

因此，温度、压强将有利于化学平衡向生成氨的方向移动。

研究发现：在一定的温度、压强下，反应物氮气、氢气的体积比为时，平衡混合物中氨的含量最高。

二、合成氨反应的速率[交流研讨]见课本66页。

影响合成氨反应速率的主要因素有：（1）在反应过程中，随着氨的浓度的__________，反应速率会逐渐________，因此为了保持足够高的反应速率应适时将_________从混合气体中分离出来。

（2）使用________可以使合成氨的反应速率提高上万亿倍。

（3）温度越高，反应速率越________。

三、合成氨的适宜条件[交流研讨]见课本67页。

在合成氨生产中，达到高转化率与高反应速率所需条件有时是矛盾的。

因此选择条件时应该寻找以的反应速率获得适当的的反应条件。

此外，还应该考虑原料的价格、未转化的合成气的使用、的综合利用等问题。

目前，合成氨生产一般选择做催化剂；控制反应温度在左右；根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择，大致分为低压（1×107Pa）、中压（2×107Pa~3×107Pa），和高压（8.5×107Pa~1×108Pa）三种类型。

通常采用氮气与氢气物质的量之比为的投料比。

【迁移应用】课本70页第二题。

【课堂练习】1.可逆反应N2+3H22NH3△H＜0，达到平衡后，为了使氢气的转化率增大，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、分离出部分氨气2、合成氨所需的H2可由煤和水蒸气反应而制得，其中一步的反应为：CO(g)+H2O（g）CO2(g)+H2(g)（正反应放热），下列措施中，能提高CO转化率的是（）A. 增大压强B. 降低温度C. 增大水蒸气浓度D. 增大CO浓度【课后作业】1.在合成氨工业中，为增加氨的日产量，下列变化过程中不能使平衡向右移动的是（）A. 不断将氨分离出来B. 使用催化剂C. 采用5000C左右的温度D. 采用2×107～5×107Pa的压强2.下列事实能用化学平衡移动原理解释的是( )A. 使用铁触媒有利于氨的合成B. 高压比常压条件更有利于合成氨的反应C. 500℃左右比室温更有利于合成氨的反应D. 合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率3.已知2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H＜0。

高中化学鲁科版选修四2-4化学反应条件的优化——工业合成氨

第4课时
第4节
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化学反应条件的优化——工业合成氨
[学习目标定位] 1.能做到应用化学反应速率和化学平衡原理，选择合成氨的适宜条件。 2.体会应用化学原理选择化工生产条件的思路和方法。
知识·回顾区
第4课时
影响化学反应速率和化学平衡的重要因素：化学反应速率
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－
衡后，测得 A 的浓度为 0.2 mol· －1，则下列叙述不正确的 L 是 A.平衡向正反应方向移动 B.x＋y<z C.C 的体积分数降低 D.B 的转化率提高 ( C )
自我·检测区
第4课时
3.在恒容密闭容器中，进行合成氨反应，达到平衡后，将平衡体系中的各物质的浓度都增加到原来的 2 倍，则产生的
答案
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合成氨反应的特点有①可逆反应；②熵减小的反应；
③正反应气态物质系数减小；④正反应是放热反应。降低温度、增大压强有利于化学平衡向生成氨的方向移动，且 N2、 H2 体积比为 1∶3 时平衡混合物中氨的含量最高。
3.利用条件对反应速率的影响分析。 (1)利用升高温度、增大压强、增大反应物浓度、使用催化剂来提高合成氨反应的速率。
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条件压强温度催化剂反应物的浓度
速率分析高压高温使用增大浓度
平衡分析高压低温无影响增大浓度
学习·探究区
第4课时
[活学活用] 1.能使合成氨反应进行程度增大的方法是
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( D )
A.升高温度 C.使用催化剂
B.降低压强 D.及时分离出氨气
( A ) D.1/2

山东省乐陵市第一中学高中化学 2.4工业合成氨学案(无答案)鲁教版选修4

第四节化学反应条件的优化-工业合成氨【学习目标】 1.认识合成氨的化学原理；2.应用化学平衡和化学反应速率的有关知识选择合成氨的条件；3.了解合成氨生产的主要流程；4.了解工业条件选择的依据和原则。

【重点·难点】应用化学反应速率和化学平衡移动原理选择合成氨的适宜条件。

【复习回顾】1．若使化学平衡3A(g)＋2B(g)2C(g) ΔH<0，向正反应方向移动，可采取的措施通常有：增大______或____的浓度，降低________，增大________，从混合气体中分离出气体____(减小生成物的浓度)等。

2．加快化学反应速率的措施通常有增大反应物的________，升高________，使用__________，有气体参与的反应还可以采取增大________等。

【自主学习】一、合成氨反应的限度1．合成氨的反应：N 2(g)＋3H 2(g) 2NH 3(g) ，在 298K 时，ΔH(298 K)＝－92.2 kJ·mol －1，ΔS(298K)＝－198.2 J·K －1·mol －1。

合成氮反应是反应，同时也是气体的物质的量减小的反应．计算△H–T ΔS=kJ·mol －1，由此得出合成氮反应在298K 时_______自发进行。

2．合成氮反应的限度分析__________温度、_________压强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__________时平衡混合物中氨的含量最高。

二、合成氨反应的速率1．实验研究表明，在特定的条件下，合成氮反应的速率与参与反应的物质的浓度关系式为)()()(3125.12NH c H c N kc v -⋅⋅=，其中k 是速率常数，k 与浓度_______，但受________、___________、______________等因素的影响。

根据该关系式可知，合成氨反应的速率（v ）与__________一次方成正比，与______的1.5次方成正比，与________的一次方成反比；在反应过程中，随着氨的浓度的增大．反应速率会逐渐降低．为了保持足够高的反应速率，应在反应达到一定的转化率时，将________从混合气中分离出去。

鲁科版高中化学选修四2-4化学反应条件的优化——工业合成氨(课时练)(教师版)

2-4化学反响条件的优化——工业合成氨1．合成氨工业上采纳循环操作主假如由于()A．加速化学反响速率B．能提升氨的均衡浓度C．降低氨气的沸点D．提升氮气和氢气的利用率【答案】D2．将110 mL N 2和130 mL H 2在必定条件下合成氨，当达到均衡时混淆气体的整体积变成200 mL ，则生成氨气 ()A ． 10 mL B． 20 mL C． 30 mL D． 40 mL【答案】D【分析】运用反响前后的体积差进行剖析，气体减小的体积即为生成氨气的体积。

3．合成氨厂所需H2可由焦炭与水反响制得，此中有一步反响为CO(g) ＋ H2O(g)CO2(g)＋ H 2(g)H＜ 0。

欲提升CO的利用率，可采纳的方法是()①降低温度②增大压强③使用催化剂④增大CO的浓度⑤增大水蒸气的浓度A ．①②③B ．④⑤C．①⑤ D ．⑤【答案】C()4．对可逆反响4NH 3(g)＋ 5O2(g)4NO(g) ＋ 6H2O(g) ，以下表达正确的选项是A ．反响达到均衡时，若两种反响物的转变率相等，则开端投入的n(NH 3) ∶n(O2)＝ 4∶ 5B．反响达到均衡后，对系统向来进行加压，均衡老是逆向挪动C．反响达到均衡时，若向压强固定的密闭容器中充入罕有气体，均衡不挪动D．当 v 正 (NH 3)∶ v 正 (NO) ＝ 1∶ 1 时，说明该化学反响已经达到均衡【答案】 A【分析】均衡时，反响物的转变率相等，则开端投入量之比应当等于化学计量数之比，故 A 正确；当加压到必定压强时，气态水变成非气态水，均衡会向正向挪动，故 B 错；充入罕有气体而压强不变，相当于增大容积，均衡向体积增大的方向挪动， C 错； NH 3、NO 的正反响速率都是向右方向的速率，均衡与否，其反响速率之比都等于化学计量数之比，故 D 错。

5．已成立化学均衡的某可逆反响，当条件改变使化学均衡向正反响方向挪动时，以下表达正确的选项是()①生成物的质量分数必定增添②生成物产量必定增添③反响物的转变率必定增大④反响物的浓度必定降低⑤正反响速率必定大于逆反响速率⑥必定使用催化剂A ．①②③B．③④⑤C．②⑤D．④⑥【答案】 C【分析】当增添某反响物的浓度使均衡正向挪动，生成物的质量分数可能减小，该反响物的浓度增大；当多种物质作反响物时增添一种反响物浓度，均衡正向挪动，该反响物的转变率降低，其余反响物的转化率增大；使用催化剂不影响化学均衡的挪动。

化学：2.4《化学反应条件的优化——工业合成氨》学案(鲁科版选修4)

《化学反应条件的优化——工业合成氨》【课堂探究学案】【合作探究】.利用平衡移动的知识分析什么条件有利于氨的产量？.有人认为：增大压强，从化学反应速率和化学平衡两个方面都对合成氨有利，故可以尽可能地增大压强。

这种观点正确吗？请予以评价。

.在一定的温度和压强下，合成氨的反应，从开始反应到氨气的浓度不再增大，这一过程中，正反应速率如何变化？逆反应速率如何变化？为什么？简述理由。

学生合作分析合成氨反应有哪些特点？.“假设聘你为某合成氨工厂的技术顾问，你将为提高生产效益提供那些参考意见？”（从加快合成氨反应速率和反应限度两个方面考虑）。

学生展示互评，检验推测的正确性。

【精讲点拨】.从反应速率的角度，反应要求在高温下进行有利于加快反应速率；从化学平衡的角度，反应要求在低温度下进行有利于平衡右移。

如何解决这一矛盾？【精讲点拨】.资料表明，合成氨工业生产中，采用的条件一般是“、、铁催化剂”。

如何理解这一反应条件的选择？【小结】：【例题】合成氨的温度和压强通常控制在约℃和×～×的范围，且进入合成塔的、的体积比而实际从合成塔出来的混合气体中含氨气约为％，这表明（）表中所测数据有明显的误差生产条件控制不当氨的分解速率大于预测值合成氨反应未达到平衡【例题】合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。

对于密闭容器中的反应：()() ()，、下，()和()随时间的变化关系如下图所示，下列说法正确的是．点的正反应速率比点的大．点处反应达到平衡．点(时刻)和点(时刻)处()不一样．其他条件不变，下反应至时刻，()比上图中的点值要大【变式探究】对于可逆反应：() () () (正反应为放热反应)。

下列说法中正确的是（）．达到平衡时，的生成速率等于的分解速率．达到平衡时，反应物和生成物的浓度一定相等．达到平衡时，若加入，在重新达平衡时，的浓度比原平衡时增大，的浓度比原平衡时减小．达到平衡时，若升高温度，加快了吸热反应的速率，降低了放热反应的速率，所以平衡向逆反应方向移动【例】合成氨工厂常通过测定反应前后混合气体的密度来确定氮的转化率。

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第四节化学反应条件的优化——工业合成氨
【学习目标】1.认识合成氨的化学原理；2.应用化学平衡和化学反应速率的有关知识选择合成氨的条件；3.了解合成氨生产的主要流程；4.了解工业条件选择的依据和原则。

【重点·难点】应用化学反应速率和化学平衡移动原理选择合成氨的适宜条件。

【复习回顾】1．若使化学平衡3A(g)＋2B(g) 2C(g) ΔH<0，向正反应方向移动，可采取的措施通常有：增大______或____的浓度，降低________，增大________，从混合气体中分离出气体____(减小生成物的浓度)等。

2．加快化学反应速率的措施通常有增大反应物的________，升高________，使用__________，有气体参与的反应还可以采取增大________等。

【自主学习】一、合成氨反应的限度
1．合成氨的反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ，在298K 时，ΔH(298 K)＝－92.2 kJ·mol －1，ΔS(298 K)＝－198.2 J·K－1·mol－1。

合成氮反应是反应，同时也是气体的物质的量减小的反应．计算△H –TΔS=kJ·mol－1，由此得出合成氮反应在298K时_______自发进行。

2．合成氮反应的限度分析
__________温度、_________压强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__________时平衡混合物中氨的含量最高。

二、合成氨反应的速率
1．实验研究表明，在特定的条件下，合成氮反应的速率与参与反应的物质的浓度关系
式为，其中k是速率常数，k与浓度_______，但受________、___________、______________等因素的影响。

根据该关系式可知，合成氨反应的速率（）与__________一次方成正比，与______的1.5次方成正比，与________的一次方成反比；在反应过程中，随着氨的浓度的增大．反应速率会逐渐降低．为了保持足够高的反应速率，应在反应达到一定的转化率时，将________从混合气中分离出去。

2．在其他条件相同的情况下，使用催化剂可以使合成氨反应的速率提高上____________倍。

3．温度越高，反应进行得________________。

三、合成氨的适宜条件
1．使用催化剂可以大幅度提高反应速率，目前合成氨生产一般选择________作催化剂。

2．温度越高，反应速率越大，但不利于氨的合成，在实际生产中一般控制反应温度在_________左右，在此温度时催化剂的活性最大。

3．压强越大越有利于合成氨，但在实际生产中．根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强，大致分为______、________、________三种类型。

4．合成氨生产通常采用N2和H2的物质的量之比为________的投料比，及时将氨气从反应混合物中分离出去。

【合作探究】
1、合成氮的工业化生产，为粮食的丰收生成提供了有力保障，但在中等压强工艺条件下，合成氨厂出口气中氨气含量一般为13%～14% ．产量非常低。

降低温度有利于平衡向生成氨的方向移动，有利于提高产量，那么生产中是否温度越低越好呢？
2、反应物的浓度与化学反应的速率之间存在着某些定量关系，观察合成氨反应的速率与参与反应的物质的浓度关系式，这个关系式能不能根据反应的化学方程式的系数直接写出呢？从合成氨反应的速率方程来看，增大反应速率应采取什么措施？
3、合成氨工业生产中．为什么将未转化的合成气（氮气和氢气）循环使用？
【课堂检测】1、反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) △H<0，在不同温度、不同压强（）下，达到平衡时，混合气体中NH3的百分含量随温度变化的曲线正确的是（）
2、在N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)．仅从要使反应速率加快来考虑，可采取的措施是（）
①减压；②加压；③升温；④降温；⑤补充N2；⑥加催化剂；⑦减小N2或H2的量
A ．③④⑤⑦
B ．②④
C ．①②⑥
D ．②③⑤⑥
3、合成氨的反应是：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ，ΔH＝－92.2 kJ·mol－1，从化学反应速率和化学平衡两方面考虑，在合成氨的生产中采用的适宜条件是（)
A．低温、高压、适当的催化剂B．高温、常压
C．尽可能高温、高压D．适当的温度、适当的高压，适立的催化剂
4、在合成氨工业中，与采用1×107Pa 700K温度、差的催化剂的情况下来比较．下列柑施可以提高原料气的转化率的是（）①使用更好的催化剂；②采用900K 左右的温度：③采用5×107~1×108Pa的压强；④不断将氨分离出来
A．①②④B．②③C．③④D．①④
5、合成氨反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，在下列情况下，不能使反应速率加快的是( )
A．加入氮气B．减小压强，扩大容器体积C．加人催化剂D．适当升高温
度
6、关于工业合成氨的叙述中．错误的是( )
A．在动力、设备、材料允许的情况，反应尽可能在高压下进行
B．温度越高越有利于工业合成氨
C．在工业合成氨中N2、H2的循环利用可提高其利用率，降低成本
D．及时从反应体系中分离出氨气，有利于平衡向正反应方向移动
7、工业上合成氨是在一定条件下进行如下反应：N 2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.44 kJ·mol －1，其部分工艺流程如图所示：
回答下列问题：
(1)写出该反应的化学平衡常数表达式：K＝_________。

随着温度升高，K值________(填“增大”、
“减小”或“不变”)。

(2)K值越大，表明________(填字母)。

A．其他条件相同时N2的转化率越高B．其他条件相同时NH3的产率越大
C．原料中N2的含量越高D．化学反应速率越快
(3)在工业上采取气体循环的流程，即反应后通过把混合气体的温度降低到________使________分离出来；继续循环的气体是________。