高二化学工业合成氨
31工业合成氨
第二章第四节化学反应条件的优化——工业合成氨【双基回顾】一、合成氨反应的限度合成氨反应是在298k时自发进行的热反应，同时也是气体的物质的量减小的熵反应。
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（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。
【考点精练】【考点1】合成氨反应分析【思考】从提高转化率的角度来看，合成氨应该采用什么条件？从提高化学反应速率来看应该采用什么条件？【练习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【练习2】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【考点2】合成氨适宜条件的选择【思考】工业上合成氨的适宜条件是什么？【练习1】合成氨工业中，常加热到700 K左右的温度，理由是()①适当提高合成氨的反应速率②提高氢气转化率③提高氨的产率④催化剂在700 K时活性最大A．①B．①②C．②③④D．①④【练习2】根据合成氨反应的特点分析，当前最有前途的研究发展方向是()A．研制耐高压的合成塔B．采用超大规模的工业生产C．研制耐低温复合催化剂D．探索不用H2和N2合成氨的新途径【课堂小测】1.有平衡体系：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH<0，为了增加甲醇(CH3OH)的产量，应采用的正确措施是()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2.在一定条件下，可逆反应N2+3H22NH3△H＜0达到平衡，当单独改变下列条件后，有关叙述错误的是（）A．加入催化剂V正、V逆都发生变化，且变化的倍数相等B．加压，V正、V逆都增大，且V正增大的倍数大于V逆增大的倍数C．降温，V正、V逆都减小，且V正减少倍数大于V逆减少倍数D．加入氩气，V正、V逆都增且V正增大倍数大于V逆增大倍数3.在一定温度和压强下，在密闭容器中充入H2、N2、NH3，开始时其物质的量之比为3：1：1，反应达平衡后，H2、N2、NH3的物质的量之比为9：3：4，则此时N2的转化率为（）A．10% B．20% C．15% D．30%4.在密闭容器中进行如下反应已达平衡，N2+3H22NH3△H＜0，其他条件不变时，若将平衡混合物中各物质的浓度都增大到原来的2倍，则下列说法中正确的是（）A．平衡不移动 B.平衡向正方向移动 C.平衡向逆反应方向移动 D.NH3的百分含量增加【课后作业】1.在一定条件下，合成氨反应达到平衡后，混合气体中NH3的体积分数为25%。
2.4工业合成氨(课件)高二化学(沪科版2020选择性必修第一册)
一、合成氨适宜生产条件的选择
1. 从化学反应速率ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ析
合成氨反应为什么慢？ ——活化能高
怎样降低反应的活化能？——改变反应历程
如何增大合成氨的化学反应速率？
对合成氨 反应的影响
影响因素 浓度 温度 压强 催化剂
增大合成氨 的反应速率
增大 升高 增大 使用
一、合成氨适宜生产条件的选择
2. 从化学平衡移动的角度分析
综合动力、材料、设备等条件
20 MPa~50 MPa
实现工业生产：综合考虑成本要低！
一、合成氨适宜生产条件的选择
3. 综合分析
②催化剂 增大化学反应速率，不改变平衡混合物的组成。 合成氨工业要求催化剂具有活性强、机械强度高、不易中毒、 容易制备、价格低廉等特点。 目前公认的最适当的催化剂是以铁为主体的多成分催化剂。 其活性最好的温度为500 ℃左右。
二、工业合成氨的生产流程
02 净化 在制取原料气的过程中，常混有一些杂质气体，其中如 H2S、
CO 等杂质会使合成氨所用的催化剂中毒，所以必须除去。
03 合成
二、工业合成氨的生产流程
03 合成 加压后且达到
催化剂的活性 温度的 H2、N2
混合气体中 氨含量为 10% ～
20%
合成氨反应为放热 反应，可通过热交 换器有效利用此反 应热来预热反应前 的 H2、N2，降低合 成氨的成本。
典例解析
例、在一定条件下,可逆反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)(正反应是放
热反应)达到平衡,当单独改变下列条件后,有关叙述错误的是( D )
A.加催化剂,v(正)、v(逆)都发生变化且变化的倍数相等
B.加压,v(正)、v(逆)都增大,且v(正)增大的倍数大于v(逆)增大的倍数
工业合成氨
温度 催化剂
浓度
练习 1.1913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( B )
A．①②③ C．①③⑤
B．②④⑤ D．②③④
不同压强SO2的转化率（%）
1.0×105Pa 5.0×105Pa 1.0×106Pa 5.0×106Pa 1.01×107Pa
③使用催化剂
④增大CO的浓度
A. ①②③
⑤增大水蒸气的浓度
C. ①⑤ D. ⑤
B. ④⑤
三、合成氨反应的速率
影响合成氨反应的速率的因素有哪些？从反应速率角度 考虑应选择什么条件？
温度 压强 浓度 催化剂
高温 高压 增大N2、H2浓度 Fe（铁触媒）
四、合成氨的适宜条件
条件 压强 工业合成氨的适宜条件 在设备条件允许的前提下，尽量采取高 压(1×107~1×108Pa) 700K,考虑速率，催化剂的适宜温度(该 温度下催化剂活性最大) 铁做催化剂 不断的补充反应物，及时的分离出产物， N2、 H2的物质的量之比1:2.8
工业合成氨
工业合成氨： N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △ S=-198.2J/(K ·mol) △ H=-92.2KJ/mol
合成氨反应的特点：Βιβλιοθήκη 1.可逆反应2. 放热反应
3.气体体积减小的反应
利用所学理论分析工业合成氨的适宜条件？
一、合成氨反应的方向
△H-T△S＝-92.2kJ· mol－1＋298K×198.2J· K － 1· mol－1 ＝－33.1kJ· mol－1＜0， 故该反应在298K时能自发进行
第二章第四节工业合成氨反应条件的控制化学人教版高二上学期选择性必修1
图像分析
图像分析
(1)N2(g)+3H2(g)
系如下：
100
90
氨 80 的 70 物 质 60 的 50 量 分 40 数 30
/% 20
10
0
2NH3(g) ΔH＜0，平衡混合物中氨的含量与温度、压强的关
P1
P2
P3
P4 P5
200 250 300 350 400 450 500 550 600 T/℃
v正2 v逆2
v正3 v逆3
2NH3(g) ΔH＜0的速率随时间变化的曲线图。
v逆5
v逆4
v正5
v正6
v正8 =v逆8 v正7
v正4
v逆6
v逆7
t0
t1
t2
t3
t4
t5
t6
t7
t8
时间
图像分析： ① t0时，v正、v逆均不为零，说明反应从两个方向同时开始，由于
v正＞v逆，所以反应向正反应方向进行；
②t1时，增大反应物浓度，平衡向正反应方向移动；
压强
原理分析表明，合成 氨时压强越大越好；但压 强大，对材料的强度和设 备的制造要求就越高，需 要的动力也越大，这将会 大大增加生产投资，并可 能降低综合经济效益。
高中化学_第4节 化学反应条件的优化——工业合成氨教学设计学情分析教材分析课后反思
教学设计第 4 节 化学反应条件的优化——工业合成氨1.知道如何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.初步学会应用化学原理选择化工生产条的思想和方法。
（难点）3.形成用辩证唯物主义观点（对立统一 的观点）看待物质 、看待世界的习惯 。
重点： 知道如何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：初步学会应用化学原理选择化工生产条的思想和方法。
自主学习 合作交流 多媒体教师活动 学生活动【复习回顾】我们前面学习了化学 反应方向和限度，化学反应速率的 知识，首先对前三节的知识进行简 单复习提名让学生回答 ，并点评 指导把复习回顾内容用于分析合 成氨反应指导学生阅读学习目标 图片导入氮肥 ， 引入合成氨 阅读一篇小文章，引入氨从发现到 工业化生产为什么耗时那么长？ 拓宽思路【板书】化学反应条件的优化 ——工业合成氨【 引导】氨从发现到工业化生产为 耗时那么长是因为要综合考虑的 问题比较多引出目的： 多、快、好、省口述填写表格 观看本节学习目标 阅读文章学生回答：化学反应限度、速率、能耗、环 保…… 学生听讲重点难点教学方法 教学用具 教学过 程 复习回顾导入新知 新 课 引 入设计意图学习目标判断合成氨反应能否自发进行合成氨反应的限度合成氨反应是一个可逆反应：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)已知298K 时，△H=-92.2kJ ·m ol-1△S=-198.2J · K-1· mol- 1 根据正反应的焓变和熵变分析298K 下合成氨反应能否自发进行。
从焓变角度考虑容易自发进行，但从熵变角度考虑又出现矛盾?如何考虑呢？【板书】合成氨反应的方向△H-T△S＜0 能自发进行引导学生从多开始探讨反应条件【活动探究】请同学们根据合成氨反应的特点，利用影响化学平衡移动的因素，理论分析什么条件有利于氨的合成？【板书】一、合成氨反应的限度【点拨】给与数据资料支持，如图2-4-3 所示，在不同反应温度、压强下反应达平衡时，平衡混合物中氨含量的测定结果与上述理论分析结果一致。
工业合成氨以及氨氧化制硝酸的流程
工业合成氨以及氨氧化制硝酸的流程
工业合成氨和制备硝酸盐是化学工业中重要的反应，是制造氨基化合物，如硝酸盐和硝酸根盐的基本步骤，用于生产化学材料，提供农药、医药、制稿以及肥料的原料。
一、合成氨的方法
（1）氧与氢气混合
氢气和氧气从气对管道引入到合成反应器中，在高温下（450～550℃），在氮气做催化剂和空气保护下，经几何空间催化作用分解反应产生氨气，也叫海德胡斯反应：2H2+ O2＝2H2O+ 2NH3，氨气经生产安全性安装好的管道进入洗涤塔中，去除CO2、H2O、O2等杂质，然后传输至储存槽中。
（2）铵盐激活法
将过氧酸盐和铵盐（如铵钾）溶于水溶液中，在搅拌和加热的条件下反应，将水解水溶液引入反应壁，水分解反应生成氨气催化剂，使水溶液水解成水和氨气，并将氨气通过设备进入储存槽中。
二、制备硝酸的方法
（1）湿法
氨气通过进料管道引入，在碱性条件下，在酸的气态界面上氧化氨液，生成硝酸和氨水，硝酸颗粒上极薄的水膜使其粒径大于2μm以上，最终去除水，得到硝酸盐。
（2）干法
氨气经过洗涤装置去除杂质，直接以气态形式传至硝化反应器中，加入硝酸酸性碱和铁粉，反应后得到硫酸盐，钛酸和氨气等，利用离心分离机分离固液，得到液态硝酸。
之后经过加热蒸发，析硝，最后通过乳化技术制备得硝酸盐干粉，添加过滤剂封装利用。
高二《化学反应原理》第4节 化学反应条件的优化——工业合成氨 优质课示范课
64.2 38.2 19.1 9.1
71.0 47.0 26.4 13.8
84.2 65.2 42.2 23.1
92.6 79.8 57.5 31.4
【想一想】
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH ＝-92.2 kJ·mol-1
根据外界条件对反应速率和反应限度的影响，
请为工业合成氨选择合适的条件：
Pa
Pa
Pa
Pa
15.3 2.2 0.4 0.1 0.05
81.5 52.0 25.1 10.6 4.5
86.4 64.2 38.2 19.1 9.1
89.9 71.0 47.0 26.4 13.8
95.4 84.2 65.2 42.2 23.1
98.8 92.6 79.8 57.5 31.4
【想一想】思考相同压强时升高温度，反反应应的的程程度度减如小何。变化？
体会课堂探究的乐趣， 汲取新知识的营养， 让我们一起 走 进 课 堂 吧！
【拓展视野】
19世纪以前，有远见的化学家曾指出：考虑到将来的 粮食问题，为使子孙后代免于饥饿，必须寄希望于科学家 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”。
弗里茨·哈伯
利用氮气、氢气为原料合成氨的工业化生产曾是一个
较难的课题，从第一次实验室研制到工业化投产，约经历
了150年的时间。
反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)看起来十分简单，为
什么合成氨的工业化生产会经历如此漫长的过程？合成氨
化学反应条件的优化――――工业合成氨
化学反应条件的优化――――工业合成氨[知识要点]：一、合成氨的化学平衡分析：工业合成氨是可逆反应：N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g) 已知298K时△H=－92.2KJ·mol-1△S=－198.2 J·K―1·mol―1可知，该反应在298K时是一个能进行的反应，同时也是气体的物质的量的减反应。
[结论] 因此温度压强将有利于化学平衡向生成的方向移动，在一定的温度、压强下，反应物氮气、氢气的体积比为时，平衡混合物的氨的含量最高。
二、合成氨的反应速率分析：特定条件下，合成氨反应的速率与参与反应的物质的浓度关系为v=kC (N2)C1.5(H2)C―1(NH3),可知，合成氨反应的速率与氨气浓度的次方成，在反应过程中，随着氨气的浓度的增大，反应速率会逐渐，因此为保持足够高的反应速率，应适时将从混和气中分离出来。
使用___________可以使合成氨反应的速率提高上万亿倍，此外温度越高，反应速率。
[结论] 有利于提高合成氨反应速率的措施有：①提高反应温度②使用催化剂③适当提高氮氢比④适时分离反应产物氨三、提高合成氨反应的平衡转化率和反应速率的措施四、实际生产中采取的措施：目前，合成氨生产中一般选择作为催化剂。
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压强，大致可分为（1×107Pa）、（2×107～3×108Pa）、(8.5×107~1×108Pa)三种类型，通常采用氮气与氢气物质的量之比为的投料比。
且氮气氢气循环使用。
目前的工艺条件下，合成氨厂出口气的氨含量一般为。
五、合成氨生产流程合成氨的整个工业生产包括造气、净化、合成氨三大部分氮气来自于空气，将空气，先得液态，气体为造气氢气来自于含氢的天然气，煤、炼油产品，反应可表示为净化目的氨的分离（方法将液化）合成氨氮气、氢气的循环使用反馈练习1、合成氨工业的生产中，应采取的适宜条件是（）A、高温高压B、适宜的温度，高压催化剂C、低温低压D、高温，高压催化剂2、在一定温度和压强下，合成氨反应达到平衡时，下列操作不会使平衡发生移动的是（）A、恒温恒压时充入氨气B、恒温恒容时充入氮气C、恒温恒容时充入氦气D、恒温恒压时充入氦气3、工业合成氨一般采用700K左右的温度，其原因是（）①适当提高氨的合成速率②提高氢气的转化率③提高氨的产率④催化剂在700K时活性最大A、①B、①②C、②③④D、①④4、在合成氨工业中，达到下列目的的变化过程中与平衡移动无关的是（）A、为增加NH3的日厂量，不断将NH3分离出来B、为增加NH3的日产量，使用催化剂C、为增加NH3的日产量而采用1×107Pa～1×108Pa 的压强D、为增加NH3的日产量，采用700K左右的高温5、二氧化氮存在下列平衡：2NO2(g)N2O4(g)(正反应为放热反应)。
高中化学《化学反应条件的优化——工业合成氨》教案
高中化学《化学反应条件的优化——工业合成氨》精品教案一、教学目标：1. 让学生了解工业合成氨的反应原理和过程。
2. 使学生掌握化学反应条件的优化方法。
3. 培养学生的实验操作能力和科学思维。
二、教学内容：1. 工业合成氨的反应原理及过程。
2. 影响化学反应速率的因素。
3. 化学反应条件的优化方法。
4. 实验操作技巧及注意事项。
三、教学重点与难点：1. 工业合成氨的反应原理及过程。
2. 影响化学反应速率的因素。
3. 化学反应条件的优化方法。
四、教学方法：1. 采用多媒体课件辅助教学，直观展示反应原理和过程。
2. 进行实验操作演示，引导学生动手实验。
3. 采用问题驱动教学，引导学生思考和探讨。
五、教学过程：1. 导入新课：介绍工业合成氨的重要性和应用领域。
2. 讲解反应原理：阐述工业合成氨的反应过程及化学方程式。
3. 分析影响反应速率的因素：温度、压力、催化剂等。
4. 讲解化学反应条件的优化方法：如何提高反应速率，降低成本。
5. 实验操作演示：引导学生动手进行实验，观察实验现象。
7. 布置作业：巩固所学知识，提高学生的实际应用能力。
六、教学评价：1. 采用课堂问答、讨论的形式，评估学生对工业合成氨反应原理的理解程度。
2. 通过实验操作，评价学生对化学反应条件优化方法的掌握情况。
3. 布置课后作业，评估学生对课堂所学知识的吸收和应用能力。
七、教学资源：1. 多媒体课件：用于展示工业合成氨的反应原理、过程及影响因素。
2. 实验器材：用于引导学生动手实验，优化化学反应条件。
3. 教学参考书：提供更深入的理论知识，帮助学生拓展视野。
八、教学进度安排：1. 第1-2课时：介绍工业合成氨的反应原理及过程。
2. 第3-4课时：分析影响化学反应速率的因素。
3. 第5-6课时：讲解化学反应条件的优化方法。
4. 第7-8课时：实验操作演示与实践。
九、教学反思：在教学过程中，关注学生的学习反馈，及时调整教学方法和节奏。
针对学生的薄弱环节，加强针对性辅导。
2021年高二鲁科版化学选修四练习：第2章第4节化学反应条件的优化——工业合成氨版含答案
一、合成氨反响的限度1．合成氨的化学方程式N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) .2．合成氨反响的特点.(1)所有的反响物和生成物都是气态,且该反响为体积减小的反响；(2)气体的物质的量减小的熵减小的反响；(3)该反响的正反响为放热反响.1．合成氨工业生产中 ,为什么采用未转化的合成气循环使用?答案：合成氨反响中,反响物的转化率并不高,如果让N2和H2的混合气体只一次通过合成塔起反响是很不经济的,应将别离液氨后的未转化的合成气进行循环使用,并及时补充N2和H2 ,使反响物保持一定的浓度,有利于合成氨反响的进行.二、合成氨反响的速率1．速率方程：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)c(H2)c－1(NH3) ,由速率方程可知：增大N2或H2的浓度,减小NH3的浓度,都有利于提高合成氨反响的速率.2．温度升温时,k增大,因此升温有利于提高合成氨的速率.3．参加适宜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高上万亿倍.三、合成氨的适宜条件1．合成氨反响条件的选择.工业生产中,必须从反响速率和反响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响物的转化率充分利用原料,又要选择较快的反响速率,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.2．合成氨的适宜条件.反响条件压强温度催化剂浓度1×107～1×108 Pa 700 K左右铁触媒(1)N2与H2的投料比为1∶(2)使气态NH3变成液态NH3并及时从平衡混合物中别离出去,并及时补充N2和H22．合成氨工业生产中 ,为什么采取700 K左右的温度?答案：在这个温度时,催化剂活性最||大,反响速率也就大,从而可以提高合成NH3的经济效益.活学活用1．以下关于工业合成氨的表达中 ,错误的选项是(B)A．在动力、设备、材料允许的情况下 ,反响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 ,降低本钱D．及时从反响体系中别离出氨气有利于平衡向正反响方向移动解析：合成氨的反响为放热反响 ,温度越高 ,NH3的产率越低 ,温度太高会影响催化剂的催化效果.2．合成氨反响到达平衡时NH3的体积分数与温度、压强的关系如右图所示,根据此图分析合成氨工业最||有前途的研究方向是(C)A．提高别离技术B．研制耐高温的合成塔C．研制低温催化剂D．探索不用N2和H2合成氨的新途径解析：由题图可知：NH3%随着温度的升高而显著下降 ,故要提高NH3% ,必须降低温度 ,但目前所用催化剂铁触媒活性最||高时的温度为500 ℃ ,故最||有前途的研究方向为研制低温催化剂.1．有关合成氨工业的说法中,正确的选项是(B)A．从合成塔出来的混合气体,其中NH3只占15% ,所以生产氨的工厂的效率都很低B．由于氨易液化,N2、H2在实际生产中是循环使用,所以总体来说氨的产率很高C．合成氨工业的反响温度控制在500 ℃,目的是使化学平衡向正反响方向移动D．合成氨厂采用的压强是2×107～5×107 Pa ,因为该压强下铁触媒的活性最||大解析：合成氨的反响在适宜的生产条件下到达平衡时 ,原料的转化率并不高 ,但生成的NH3别离出后 ,再将未反响的N2、H2循环利用 ,这样处理后 ,可使生产氨的产率都较高 ,故A项错误 ,B项正确；合成氨工业选择500 ℃左右的温度 ,是综合了多方面的因素确定的 ,因合成氨的反响是放热反响 ,低温才有利于平衡向正反响方向移动 ,故C项错误；无论从反响速率还是化学平衡考虑 ,高压更有利于合成氨 ,但压强太大 ,对设备、动力的要求更高 ,基于此选择了2×107～5×107 Pa的高压 ,催化剂活性最||大时的温度是500 ℃ ,故D 项错误.2．工业合成氨的反响是在500 ℃左右进行的,这主要是因为(D)A．500 ℃时此反响速率最||快B．500 ℃时NH3的平衡浓度最||大C．500 ℃时N2的转化率最||高D．500 ℃时该反响的催化剂活性最||大解析：工业合成氨反响采用500 ℃的温度 ,有三个方面的原因：①有较高的反响速率；②反响物有较大的转化率；③催化剂的活性最||大.3．合成氨时,既要使合成氨的产率增大,又要使反响速率增快,不可采取的方法是(B) A．补充N2B．升高温度C．增大压强D．别离出NH3解析：补充N2、增大压强既能加快反响速率 ,又能促进平衡向生成氨的大向移动；别离出NH3,能使平衡向生成氨的方向移动 ,反响速率是提高的；升高温度能加快反响速率 ,但不利于氨的生成.4．(双选)合成氨工业对国民经济和社会开展具有重要的意义.对于密闭容器中的反响：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ,在673 K、30 MPa下n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如下列图.以下表达正确的选项是(AD )A．A点的正反响速率比B点的大B．C点处反响到达平衡C．D点(t1时刻)和E点(t2时刻)处n(N2)不一样D．其他条件不变,773 K下反响至||t1时刻,n(H2)比上图中D点的值大解析：在AB段可逆反响向正反响方向移动 ,随着反响的进行 ,反响物浓度在减小 ,正反响速率在降低 ,应选项A正确；C点时NH3、H2的物质的量仍在变化 ,未到达化学平衡 ,应选项B不正确；t1时刻和t2时刻都处于同样的化学平衡状态 ,那么n(N2)不变 ,应选项C 不正确；由于正反响是一个放热反响 ,升高温度化学平衡向逆反响方向移动 ,平衡时n(H2)比题图中D点的值要大 ,应选项D正确.5．氨是一种重要的化工原料,氨的合成和应用是当前的重要研究内容之一.传统哈伯法合成氨工艺中相关的反响式为：N2＋3H 22NH3ΔH＜0 .(1)该反响的平衡常数K的表达式为：K＝______；升高温度,K值______(选填 "增大〞"减小〞或 "不变〞) .(2)不同温度、压强下,合成氨平衡体系中NH3的物质的量分数见下表(N2和H2的起始物质的量之比为1∶3) .分析表中数据,________(填温度和压强)时H2转化率最||高,实际工业生产不选用该条件的主要原因是________________________________________________________________________ .压强/MPa氮的平衡含量/%10 20 30 60 100温度/℃200300400500600(3)以下关于合成氨说法正确是________(填字母) .A．使用催化剂可以提高氮气的转化率B．寻找常温下的适宜催化剂是未来研究的方向C．由于ΔH＜0、ΔS＞0 ,故合成氨反响一定能自发进行D．增大n(N2)∶n(H2)的比值,有利于提高H2的转化率解析：(1)根据化学方程式可写出平衡常数为K＝c2(NH3)/ [c(N2)·c3(H2)],由于反响放热 ,升高温度平衡向逆反响方向移动 ,那么平衡常数减小.(2)在200 ℃、100 MPa时氨气的含量最||大 ,那么H2转化率最||高 ,但实际工业生产中压强不能太大 ,因压强太高 ,对生产设备要求也高 ,难以实现.(3)催化剂不影响平衡移动 ,故A错误；寻找常温下的适宜催化剂可减少能量的消耗 ,为研究的主要方向 ,故B正确；ΔS＜0 ,需在一定温度4才能进行 ,故C错误；增大n(N2)可提高H2的转化率 ,故D正确.答案：(1)c2(NH3)/ [c(N2)·c3(H2)]减小(2)200 ℃、100 MPa压强太高,对生产设备要求也高,难以实现(3)BD6．CO可用于合成甲醇,反响方程式为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) .CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如下列图.该反响的ΔH____0(选填 "＞〞或 "＜〞) .实际生产条件控制在250 ℃、×104 kPa左右,选择此压强的理由是________________ .解析：根据图示 ,当压强相同时 ,降低温度 ,CO的平衡转化率升高 ,说明降温平衡向正反响方向移动 ,因此正反响为放热反响 ,那么ΔH＜0 .答案：<在×104kPa下,CO的平衡转化率已较高,再增大压强,CO的平衡转化率提高不大,而生产本钱增加,得不偿失1．以下有关合成氨的说法中正确的选项是(A)A．降温并加压有利于提高氨在平衡混合物中的百分含量B．升温并加压有利于提高氨在平衡混合物中的百分含量C．通过调控温度和压强,就一定能获得氨在平衡混合物中的百分含量D．通过调控温度、压强、氮气和氢气的分压比,就一定能使氮气和氢气完全转化为氨解析：氮气与氢气合成氨是气体物质的量减小的放热反响 ,降温和加压均能使化学平衡状态向生成氨的反响方向移动；改变反响物的浓度或气态反响物的分压也能改变氨在平衡混合物中的百分含量；无论采取什么措施 ,使可逆反响的反响限度到达100%都是不可能的.2．合成氨所需H2可由煤和水反响制得,其中的一步反响为CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)(正反响是放热反响) ,欲提高CO的转化率可采用的方法有：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；其中正确的组合是(C) A．①②③B．④⑤C．①⑤D．⑤解析：该反响为气体体积不变的反响 ,改变压强只能改变反响速率 ,但不能改变CO的转化率；该反响的正方向为放热反响 ,所以降低温度可使平衡向正反响方向移动 ,提高CO 的转化率；增大反响物的浓度可使另一反响物的转化率提高 ,而本身转化率降低；催化剂只能改变化学反响速率 ,但不能使平衡移动 .3．NO2蒸气易形成N2O4：2NO2(g)N2O4(g)(正反响为放热反响) ,现欲较准确测定NO2的相对分子质量,应采用的反响条件是(A)A．高温低压B．低温高压C．低温低压D．高温高压解析：题目要求准确测定NO2的相对分子质量 ,而NO2(g)易形成N2O4(g),不利于NO2的相对分子质量的测定.故要准确测定NO2的相对分子质量 ,就必须使上述平衡向生成NO2分子的方向移动 ,由于上述正反响是一个体积缩小的放热反响 ,要使平衡向逆反响方向移动 ,那么应采取高温低压的措施才行.4．反响N2 (g)＋3H2(g) 2NH3(g)ΔH<0在某一时间段中反响速率与反响过程的曲线关系如右图所示,那么氨的百分含量最||高的一段时间段是(t1～t6,只改变了温度或压强)(A)A．t0～t1B．t2～t3C．t3～t4D．t5～t6解析：此题考查了对速率-时间图象的分析.化学平衡时v正＝v逆 ,氨的百分含量不变.t1～t2、t4～t5,v逆大于v正 ,平衡向左移动 ,致使氨的百分含量减少 .所以氨的百分含量最||高时是t0～t1 .5．合成氨的温度和压强通常控制在约500 ℃以及2×107～5×107 Pa的范围,且进入合成塔的N2和H2的体积比为1∶3 ,经科学实验测定,在相应条件下,N2和H2反响所得氨的平衡浓度(体积分数)如下表所示,而实际从合成塔出来的混合气体中含有氨约为15% ,这说明(D)压强2×107 Pa 6×107 Pa温度500 ℃19 .1A.表中所测数据有明显误差B．生产条件控制不当C．氨的分解速率大于预测值D．合成塔中的反响并未到达平衡解析：表中数据为科学实验测定 ,不可能有明显误差；合成氨连续进行 ,不会突然改变生产条件；平衡的浓度问题与速率的大小没有直接关系 ,而到达平衡状态的时间那么取决于反响速率的大小；平衡浓度是该条件下该可逆反响的最||高生成物浓度 ,所以D项正确.6．在合成氨的反响中,N2和H2的初始参加量为110 mL、130 mL ,当到达平衡时,气体的总体积变为220 mL ,那么生成NH3的体积为(B)A．10 mL B．20 mL C．25 mL D．30 mL解析：根据N2＋3H22NH31 32 ΔV＝2110 mL 130 mL V(NH3) ΔV＝110 mL＋130 mL－220 mL＝20 mL缩小2体积也等于生成NH3的体积数 ,即：V(NH3)＝20 mL7．以下事实,不能用勒·夏特列原理解释的是(D)A．反响CO(g)＋NO2(g)CO2(g)＋NO(g)ΔH<0 ,升高温度可使平衡向逆反响方向移动B．合成NH3的反响,为提高NH3的产率,理论上应采取相对较低的温度C．溴水中存在平衡：Br2＋H2O HBr＋HBrO ,当参加AgNO3溶液后,溶液颜色变浅D．对2HI(g)H2(g)＋I2(g) ,增大平衡体系的压强(压缩体积)可使体系颜色变深解析：此题考查勒·夏特列原理的应用.选项A的反响为放热反响 ,升高温度 ,平衡向逆反响方向移动.选项B合成氨的反响是放热反响 ,理论上采取低温有利于反响向正反响方向进行 ,但需同时考虑温度对反响速率的影响.选项C中参加AgNO3后 ,Ag＋与Br－反响生成AgBr沉淀 ,降低了Br－的浓度 ,平衡向正反响方向移动 ,溶液颜色变浅 ,A、B、C三项均能用勒·夏特列原理解释.选项D因2HI(g)H2(g)＋I2(g) ,化学方程式两边气体分子数相等 ,压缩体积使压强增大 ,平衡不发生移动 ,但由于体积减小 ,各组分的浓度增大 ,故颜色变深.应选D .8．工业上合成氨是在一定条件下进行如下反响：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH ＝－kJ·mol－1 ,其局部工艺流程如以下列图所示：反响体系中各组分的局部性质见下表：气体氮气氢气氨熔点/℃－－－沸点/℃－－－答复以下问题：(1)写出该反响的化学平衡常数表达式：K＝________ .随着温度升高,K值______(选填"增大〞 "减小〞或 "不变〞) .(2)平衡常数K值越大,说明________(填字母) .A．N2的转化率越高B．NH3的产率越大C．原料中N2的含量越高D．化学反响速率越快(3)合成氨反响的平衡常数很小,所以在工业上采取气体循环的流程.即反响后通过把混合气体的温度降低到________使__________别离出来；继续循环的气体是________ .解析：(1)由方程式N2(g)＋3H2 (g)2NH3 (g)不难写出：K＝[NH3]2[N2]·[H2]3 ,根据此反响ΔH<0 ,说明正反响为放热反响 ,升高温度平衡向吸热方向移动 ,即向左移动 ,[NH3]减小 ,[N2]和[H2]增大 ,故K减小.(2)平衡常数K值越大 ,说明[NH3]越大 ,[N2]和[H2]就越小 ,说明反响进行的程度大 ,故N2的转化率就越高 ,NH3的产率就越大(注：产率是指实际产生的NH3与理论产生的NH3的物质的量之比) .(3)根据气体的熔、沸点可知 ,氨气容易液化 ,使其别离可使平衡正向移动 ,剩余N2和H2循环使用 ,以提高产率.答案：(1)[NH3]2[N2]·[H2]3减小(2)A、B(3)－℃氨N2和H29．合成氨反响在工业生产中的大量运用,满足了人口的急剧增长对粮食的需求,也为有机合成提供了足够的原料- -氨.合成氨反响是一个可逆反响：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) .在298 K时：ΔH＝－kJ·mol－1 ,K＝×106(mol·L－1)－2 .(1)从平衡常数来看,反响的限度已经很大,为什么还需要使用催化剂?________________ .(2)试分析实际工业生产中采取700 K左右的温度的原因：________________ .(3)298 K ,×105 Pa ,在10 L密闭容器中充入10 mol氮气、30 mol氢气和20 mol氨气,开始的瞬间,反响向________(选填 "正〞或 "逆〞)方向进行,反响进行5 min后体系能量的变化为________(选填 "吸收〞或 "放出〞) kJ ,容器内压强变为原来的________倍 .(4)从开始至||5 min时,用N2浓度变化表示该反响的平均速率为____________ .解析：(1)对于一个实际工业生产的反响原理 ,既要考虑反响的限度问题 ,也要考虑反响的速率问题 ,使用催化剂主要是为了在不影响限度的情况下加快反响速率 .(2)在该温度下 ,催化剂的活性最||大.(3)依据Q＝[(20 mol/10 L)2]/[(10 mol/10 L)·(30 mol/10 L)3]＝4/27(mol·L－1)－2<K＝×106(mol·L－1)－2 ,反响正向进行 ,放出热量 ,且放出热量的数值为92.2 kJ·mol－1的两倍 ,故5 min时生成的氨气为4 mol ,用三步式表示为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)起始量(mol)103020转化量(mol)2645 min时(mol)82424故 5 min时气体总物质的量为8＋24＋24＝56(mol) ,容器内压强变为原来的56/60＝14/15 .(4)v(N2)＝(2 mol/10 L)/5 min＝0.04 mol·L－1·min－1答案：(1)使用催化剂主要是为了在不影响限度的情况下加快反响速率,提高单位时间内的产量(2)在该温度下,催化剂的活性最||高,速率较大,反响的限度虽然有所降低,但综合分析,单位时间内的产量还是最||理想的(3)正放出14/15(4) mol·L－1·min－1 10．工业上生产硫酸时,利用催化氧化反响将SO2转化为SO3是一个关键步骤.压强及(1)SO2的氧化是放热反响,如何利用表中数据推断此结论?________ .(2)在400～500 ℃时,SO2的催化氧化采用常压而不是高压,主要原因是________ .(3)选择适宜的催化剂,是否可以提高SO2的转化率?________(选填 "是〞或 "否〞) ,是否可以增大该反响所放出的热量?________(选填 "是〞或 "否〞) .(4)为提高SO3吸收率,实际生产中用________吸收SO3 .(5)：2SO3(g) ＋O2 (g) = = =2SO3 (g)ΔH＝－kJ·mol－1 ,计算每生产1万吨98%硫酸所需要的SO3质量和由SO2生产这些SO3所放出的热量.(1)压强一定时,温度升高,SO2转化率下降,说明升温有利于逆反响进行,所以正反响为放热反响(2)增大压强对提高SO2转化率无显著影响,反而会增加生产本钱(3)否否(4)浓硫酸(5)1万吨98%的硫酸含H2SO4的质量为×109 g ,设需要SO3的质量为x ,该反响产生的热量为y ,那么：H2SO4 ～SO3～ΔH98 g 80 g ×kJ×109 g x yx＝错误!＝×109 g＝×103 t ,y＝错误!＝×109 kJ。
化学反应条件的优化——工业合成氨
既不能片面地追求高转化率， 也不能只追求高反应速率，而应该……
研讨的结果
外部条件 压强 温度 催化剂 浓度 工业合成氨的适宜条件 高压 200~500大气压 适宜温度 700K左右 使用铁触媒作催化剂 液化氨并及时分离、补氮氢原 料气循环[ n(N2):n(H2)=1:2.8 ]
小
结
1、合成氨的工业条件的选择 ——反应速率和化学平衡共同作用的结果
一 、合成氨反应的限度
1、请根据正反应的焓变和熵变， 分析２９８K下合成氨反应能否自发进行？ ２、请利用化学平衡移动的知识分析
什么条件有利于氨的合成？
讨论2：请同学们写出合成氨的
化学反应方程式，并讨论说明这 个反应方程式有什么特点？
N2+3H2 2NH3
（正反应放热）
特点：
a、可逆反应 b、正反应放热 c、正反应是气体体积减小的反应
3、在高温高压下，为什么还要使用催化剂？ 4、你认为合成氨中，氮气和氢气的体积比为 多少最佳，为什么？
合成氨生产示意图
2.合成氨工业流程
阅读教材，回答下列问题： 1、用图式表示合成氨的流程？
原料气 的制取
净 化
压 缩
合 成
分 离
2、如何制得原料气？
液氨
3、为什么要对原料气净化？如何净化？
合成氨简要流程示意图
铁 触 媒 催 化 能 力
用不用催化剂？
催化剂对合成氨反应速率的影响
条件
无催化剂 使用Fe催化剂
△ E /KJ/mol 335 3.4×1012(100k) 167 K(催)/k(无)
使用催化剂可使合成氨反应 的速率提高上万亿倍。
用不用催化剂？
分析:
经济效益和社会效益要求化学反应速度要快， 原料的利用率要高，单位时间的产量要高。
高二化学工业合成氨课件
缺氮的棉花
智利硝石(NaNO3)
易溶于水，只见于干燥地区，著 名产地为智利北方，为氮之来源， 又称"钠硝石"。
思考与交流：
4、从表2-3数据表明，即使在500ºC和30MPa的 条件下，平衡混和物中氨的含量仅达26.4%，即 转化率仍不够大，为了使平衡向生成氨的方向 移动，提高N2、H2的转化率,还可以采取哪些措 施？
条件
选择合适的压强：20MPa~~~50MPa，有利
合 成
于氨的合成，该压强下进行生产，对动 力、材料、设备等来说正合适。
1、既然增大压强可提高反应速率，又可提高氨
的含量，那么在合成氨工业中压强是否越大越
好？
条件
2、既然降低温度有利于平衡向生成氨的方向移
动，那么在合成氨工业中温度是否越低越好？
条件
3、催化剂对化学平衡没有影响，在合成氨工业
中是否需要使用催化剂？ 条件
压强
NH3 /Mpa
含量/%
0.1 10 20 30 60 100
1:1 1:2 1:3 1:4 1:5 1:6
N2:H2
合成氨流程简图
合 成
压缩机
塔
氢氮混合气
水冷器 循环气体
氨 分 离 器
液 氨 循环压缩机
四、运用方法，解决实际问题
已知2SO2(g)+O2(g)
2SO3 (g)
(正反应为吸热反应）其实验数据见表
(1)应选用的温度是_4_5_0_℃__。 (2)应采用的压强是_常__压___，理由是_因__为__常__压__下__SO2 (的3)转__化__率__已__经__很__高__，__若__采__用__较__大__压__强__，__S_O_2_的__转__化__率__提 高_很__少__，__但__需__要__的__动__力__更__大__，__对__设__备__的__要__求__更__高__。___ （3）__在生产中常用过量空气的原因是什么？
【高中化学】高中化学知识点：合成氨(人工固氮)
【高中化学】高中化学知识点：合成氨（人工固氮）氮的固定：1．定义：氮的固定是指将游离态的氮转化为化合态氮的方法。
2．方法：氮的固定主要方法有：（1）人工合成氨：化学固氨法。
其条件要求高、成本高、转化率低、效率低。
（2）根瘤菌，生物固氨。
常温常压下进行。
成本低、转化率高、效率高。
3．工业应用：模拟生物的功能，把生物的功能原理用于化学工业生产，借以改善现有的并创造崭新的化学工艺过程。
二、合成氨的反应原理1．加热试管中的铁丝绒至红热后注入氢气和氨气的混合气体，可以看到湿润的PH试纸变蓝色2．用氢气和氨气合成氨的反应式是N2+3H22NH3，属放热反应。
3．工业上，采用以铁为主的催化剂，在400～500℃和10Mpa～30 Mpa的条件下合成氨。
（1）催化剂的主要作用：成千上万倍地加快化学反应速率，缩短达平衡的时间，提高日产量。
（2）合成氨的适宜条件：以铁为主的催化剂，在400～500℃和10Mpa～30 Mpa的条件（3）选择适宜生产条件的原则：有较高的反应速率和平衡转化率，能最大限度地提高利润。
（4）合成氨生产时，不采用尽可能高的压强，通常采用10MPa~30MPa 的压强，否则会增大设备的动力要求，增大成本。
（5）合成氨的反应为放热反应，降低温度促使平衡向有移动，有利于N2、H2转化为NH3；但降温必然减缓了反应速率，影响单位时间产率。
生产中将二者综合考虑，既要保证N2、H2的转化率，又要保证较快的反应速率，只能选择适中的温度400～500℃左右。
应注意该温度为催化剂活化温度，低于此温度，催化剂不起作用。
（6）催化剂是影响反应速率的几个因素中，对反应速率影响程度最大的。
催化剂的特点：①选择性：不同的反应选择不同的催化剂，如合成氨选择了铁触媒。
每种催化剂都是对特定的反应有催化作用，并非能改变任何化学反应的速率。
②灵敏性：催化剂中混入杂质，常常会失去催化作用，称催化剂“中毒”，因此反应气体进入反应器前必须净化。
工业合成氨
1. 合成氨工业(1)简要流程(2)原料气的制取N2：将空气液化、蒸发分离出N2或将空气中的O2与碳作用生成CO2，除去CO2后得N2。
H2：用水和燃料(煤、焦炭、石油、天然气)在高温下制取。
用煤和水制H2的主要反应为：(3)制得的H2、N2需净化、除杂质，再用压缩机制高压。
(4)氨的合成：在适宜条件下，在合成塔中进行。
(5)氨的分离：经冷凝使氨液化，将氨分离出来，提高原料的利用率，并将没有完全反应的N2和H2循坏送入合成塔，使之充分利用。
2.合成氨条件的选择(1)合成氨反应的特点：合成氨反应是一个放热的、气体总体积缩小的可逆反应：(2)合成氨生产的要求：合成氨工业要求：○1反应要有较大的反应速率；○2要最大限度的提高平衡混合物中氨气的含量。
(3)合成氨条件选择的依据:运用化学反应速率和化学平衡原理的有关知识，同时考虑合成氨生产中的动力、材料、设备等因素来选择合成氨的适宜生产条件。
反应条件对化学反应速率的影响对平衡混合物中NH3的含量的影响合成氨条件的选择增大压强有利于增大化学反应速率有利于提高平衡混合物中NH3的产量压强增大，有利于氨的合成，但需要的动力大，对材料、设备等的要求高，因此，工业上一般采用20MPa—50MPa的压强升高温度有利于增大化学反应速率不利于提高平衡混合物中NH3的产量温度升高，化学反应速率增大，但不利于提高平衡混合物中NH3的含量，因此合成氨时温度要适宜，工业上一般采用500℃左右的温度(因该温度时，催化剂的活性最强)使用催化剂有利于增大化学反应速率没有影响催化剂的使用不能使平衡发生移动，但能缩短反应达到平衡的时间，工业上一般选用铁触媒作催化剂，使反应在尽可能低的温度下进行。
○1温度：500℃左右○2压强：20MPa—50MPa ○3催化剂：铁触媒除此之外，还应及时将生成的氨分离出来，并不断地补充原料气，以有利合成氨反应。
(6)合成氨生产示意图3.解化学平衡题的几种思维方式(1)平衡模式思维法(三段思维法)化学平衡计算中，依据化学方程式列出“起始”“变化”“平衡”时三段各物质的量(或体积、或浓度)，然后根据已知条件建立代数式等式而进行解题的一种方法。
高中化学 第二章 第4节 化学反应条件的优化---工业合成氨
例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( B )
A．高温、高压
B．适宜温度、高压、催化剂
C．低、低压
D．高温、高压、催化剂
例 3．硫酸是一种重要的化工产品，目前主要采用“接触法”进行生产。有关接触氧化反应 2SO2
1．反应原理
N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH（298 K）＝－92.2 kJ·mol－1，ΔS＝－198.2 J·K－1·mol－1。
2．反应特点
正反应是气体体积减小的反应，ΔH < 0，ΔS 0；吉布斯自由能
ΔG=
（公式）= -33.1 （298K时数值） < 0，常温下能自发
进行。
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，必须从反应限度和反应速率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。
2．合成氨的适宜条件（课本80页）
序号 影响因素
选择条件
1
温度
反应温度控制在 700K 左右
2
物质的量
N2、H2投料比 1:2.8（78页）
3
压强
1×107～ 1×108 Pa（低压、中压、高压）
4
催化剂
选择 铁 作催化剂
例1．下列有关工业合成氨的叙述中正确的是(CD ) 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，可以使氮气和氢气化合速率明显增大
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4、在合成氨时，可以提高H2转化率的措施是（ C ）
(A)延长反应时间 (C)充入过量N2 (B)充入过量H2 (D)升高温度
5、关于氨的合成工业的下列说法正确的是 （ B ）
(A)从合成塔出来的气体，其中氨一般占15%，所 以生产氨的工业的效率都很低 (B)由于NH3易液化，N2、H2可循环使用，则总的说 来氨的产率很高 (C)合成氨工业的反应温度控制在500 ℃左右，目 的是使平衡向正反应方向进行 (D)合成氨工业采用20 MPa 件下催化剂的活性最好
化学反应条件的优化— 工业合成氨
教学目标 ：
• 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 • 了解应用化学反应原理分析化工生产条件 的思路和方法，体验实际生产的选择与理 论分析的差异; • 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。
D )
X2Y4 (g)
B.低温 低压 D.高压 低温
8.对于反应: 2SO2(g)+O2 (g) 下列判断正确的是( BC )
2SO3 (g)
A.2体积SO2和足量O2反应,必定生成2体积SO3 B.其他条件不变,增大压强,平衡向右移动
C.平衡时, SO2消耗速率必定等于O2的生成速率
的两倍
D.平衡时, SO2浓度必定等于O2浓度的两倍.
① 可逆反应 ②熵减小的反应 ③正反应气体体积缩小 ④正反应是放热反应
不同条件下平衡混合气中氨的含量(体积分数) (原料其中N2和H2的体积比是1:3 )
压 1× 含 强 105 量 温 度 Pa 2000C 15.3 氨 3000C 4000C 5000C 2.2 0.4 0.1 1× 107 Pa 81.5 2× 107 Pa 86.4 3× 107 Pa 89.9 6× 107 Pa 95.4 1× 108 Pa 98.8
A、增大压强 B、降低温度
C、增大水蒸气浓度
D、增大CO浓度
练一练
：
3、在合成氨反应中，入口气体体 积比 N2:H2:NH3 为6:18:1，出口 气体体积比为9:27:8，则H2的转 25% 。 化率为________
N2+3H2 2NH3 起始 6 18 1 变化 X 3X 2X 6-X : 1+2X=9:8 X=1.5 1.5×3 H2转化率= 18 ×100%=25%
二、合成氨工业简述：
1、主要流程：
原料气制取
（造气）
净化
（净化）
压缩
合成
分离
液氨
（合成氨）
2、原料气制取： 制氮气:
压缩
液态空气
蒸发
N2(先逸出) 物理方法
空气
碳
CO2(+N2)
分离出CO2
N2
化学方法
制氢气:
水蒸气
炽热碳
CO+H2
H2O(气)
CO2H2O(g) CO(g)+H2O(g)
适宜条件: 温度: 700K (速率较快,转化率适中催化剂活性最大) 压强: 2×10 ～5×10 Pa（200～500atm） (有利于氨的合成,对动力、材料强度、 设备制造要求适中)
7
7
催化剂：铁触媒(以铁为主体的多成分催化剂) 使反应物在较低温度下较快的进行反应。
浓度：将生成的氨及时从混合气中分离出来， 且向循环气中不断补充 N2、H2（1:2.8)。
0.3
0.2
0.1
1:1 1:2 1:3 1:4 1:5 1:6 N2:H2
使氨生产快 使氨生成多 （速率分析） (平衡分析）
压强 温度
催化 剂
高压
高压
高温
使用
低温
不影响
选择适宜生产条件的原则：
(1)既要注意外界条件对二者影响一 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 实际可能性。
CO(g)+H2(g) CO2(g)+H2(g)
我国合成氨工业的发展情况：
解放前我国只有两家规模不大的合成氨厂；
1949年全国氮肥产量仅0.6万吨；
1982年达到1021.9万吨，成为世界上产量最 高的国家之一。
练一练：
1．在合成氨工业中，为增加NH3的日产量，下列变 化过程不能使平衡向右移动的是（ BC ）
利用氮、氢为原料合成氨的工业化生产曾是一 个较难的课题，从第一次实验室研制到工业化投 产，约经历了150年的时间。
化学反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)看起来十分的简单， 为什么合成氨的工业化生产会经历如此漫长的过 程？合成氨工厂为什么需要那么庞大而复杂的生 产设备和特殊的生产条件？ 要实现合成氨的工业化生产，必须从化 学热力学和化学动力学两个方面选择合 成氨的反应条件
• 例1 、能使合成氨反应进行程度增大的 方法是（ ） D • A、升高温度 B 、降低压强 • C、使用催化剂 D 、及时分离出氨 气
• 例2、一定温度下，向一个容积为2升的事先加入 催化剂的真空密闭容器中通入1molN2和3molH2， 3min后测得容器的压强是起始压强的0.9倍，在此 时间内，用H2的量的变化来表示该反应的平均速 率是（ ） C • A、0.2 mol.L-1.min-1 B 、 0.6 mol.L-1.min-1 • C、0.1 mol.L-1.min-1 D、 0.3 mol.L-1.min-1
9.在一定条件下,合成氨反应达到平衡后,混合
气体中NH3的体积占25%,若反应前后条件保持
不变,则反应后缩小的气体体积与原反应物体
积的之比是( A ) A
1 5
B
1 4
C
1 3
D
1 2
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胖子不爽咯/见这胖子挑衅/马开也答应咯下来/胖子听到之后/瞬间大喜/心想这小子居然它真の上当/和本人打壹场/它身上让本人神智清明の东西就属于本人咯/|嘿嘿/可别怪咱欺负恁/|胖子嚷道/|咱分分钟就能干翻恁/不过/恁身上到底带咯什么东西/胖子心痒痒/这东西虽然马上要归本 人咯/但它还相信想提前知道/|悟道石/|马开嚷道/|悟道石啊/难怪咯/原来相信它/哈哈哈/这东西就要归咱咯/小子/让恁小胖子/今天恁要受苦咯/|胖子兴奋/|悟道石悟道石/怎么这么熟悉呢?好像/最近壹佫传说里提到壹佫人也拥存在悟道石|胖子嘀咕咯几声/突然想到咯壹些什么/它瞪大 眼睛盯着马开/恁相信马开/|胖子险些没存在瘫软下来/原本胖乎乎の身体存在着不少汗水涌出来/额头遍布汗水/面色存在着一些戚戚/着马开轻轻の握着拳头/它打着哈哈笑道/阁下居然相信马开先生/哎呀/咱今天存在着肚子疼/|马开笑眯眯の盯着对方嚷道/没关系/咱这里存在止疼の药 物/需要给恁吗/着马开の笑意/胖子の脸更相信塌下来/赶紧摇头道/不用不用/休息壹会儿就好/|胖子想要哭咯/原本以为紫山の人除去那么几佫/其它の还不都相信软柿子/可相信那里想到/壹捏就捏到这样壹头猛兽/这家伙壹路の战绩它也听说过咯/连饶家那三位都直接被它打成咯干尸/ 本人上去完全相信找抽/（正文第五百壹十八部分约战）第五百壹十九部分偶遇素钗|记得/恁身上の宝物存在壹件相信属于咱の/|马开也不出手/只相信着胖子笑道/更新最快最稳定/)马开这壹句话/让胖子更相信面色悲苦咯/但望着马开握着の拳头/终究不敢反驳/|妈の/本大爷亏死咯/来 要到别人那里忽悠几件来咯/要不然太亏咯/|胖子哭咯起来/马开可不能管这胖子の死活/目光在紫山众多修行者上移动/其里倒相信存在不少让它侧目の俊才/不过/马开还相信没存在找到让它感兴趣争论の人物/|见过马开师兄/|就在马开席地找咯壹佫地方坐下来の时候/存在着壹群修行 者跑到马开身边/对着马开躬身行礼道/马开向这七八佫修行者/为首の相信壹佫和它境界相同の人物/身上の意境也饱满/气势不凡/在这紫山里/也相信排列前茅の人物/|青弥山の人/马开问着对方/|咱们相信青弥山蚊峰の人/咱相信纹峰在天骄路の首席弟子林文/|林文躬身对着马开行礼 道/它虽然也很强悍/并且身份不低/可在这佫人面前/它の那点傲气荡然无存咯/因为对方太过恐怖咯/恐怖の让它心惊肉跳/这壹路の战绩/每壹次传到它の耳朵里/它都忍不住为此热血沸腾/在天骄路上/青弥山并不算优秀/被很多大势力弟子压制/此刻/终于出现壹佫让它们扬眉吐气の人/| 恁如何认识咱/马开好奇の问道/它壹路站来/虽然名声存在点儿大/可大多数都未曾见过它/林文居然壹眼就认出来咯/|马开师兄壹路战来/名声在外/咱们时刻关注马开师兄/知道马开师兄进进咯第十城/并且来咯紫山/|林文回答马开嚷道/马开恍然/对着林文点点头/不用管咱/恁们自行去 吧/|林文那里舍得离开马开身边/它恭敬の着马开嚷道/马开师兄对紫山上各佫俊才不熟悉/存在咱们在旁也能给师兄介绍/同样也能挡下壹些小麻烦/不至于要师兄亲自出手/|马开指着胖子嚷道/知道它相信谁吗/林文顺着马开の目光过去壹愣/但随即古怪の着马开嚷道/师兄难道和它存在 交集/|它难道存在什么不同/马开好奇の问道/更新最快最稳定/)|这佫人身份来历古怪/虽然跑几步就喘息不断/可相信这家伙实力确极其强悍/咱要相信和它交手/败多胜少/|林文回答道/|它在天骄路很少出手/但几乎没存在几佫人愿意去招惹它/就算天骄路第十城最顶尖の几佫人/到这佫 胖子都会让一些/传言/这佫胖子出身壹佫古族/并且这佫古族参与修建天骄路/这胖子传言相信这佫古族の唯壹继承人/相信少存在能自由出进天骄路の人物之壹/|马开惊讶/倒相信没存在想到这胖子存在着这样の来历/|这胖子身上存在什么宝物/马开突然笑咯起来/笑の很开心/|这胖子宝 物应该不少/但对于跑天骄路の人来说/天骄图才相信最珍贵の/|林文回答马开道/|天骄图/马开疑惑/不知道这相信什么东西/|对天骄图咱们咯解也不多/不过/这相信天骄路の壹份地图/拥存在这份地图の话/能找到天骄路最适合修行处/而且天骄图上还刻画咯跑天骄路众多绝世天才/传言 这其里也存在秘密/只不过这只相信壹佫传说而已/大家并不相信太