铁触媒催化剂
化学平衡(基础题+提高题+答案)
化学平衡（基础题）一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)1．下列关于催化剂的叙述中，错误的是（）A．催化剂能改变化学反应速度，反应前后其质量、化学性质都不变B．催化剂加快正反应速度，降低逆反应速度C．催化剂对化学平衡移动没有影响D．某些杂质会降低或破坏催化剂的催化性能，引起催化剂中毒2．对于CH3COOC2H5+OH-CH3COO-+C2H5OH的反应达平衡后，加入盐酸，以下说法正确的是（）A．平衡正向移动B．平衡逆向移动C．平衡不移动D．反应速度不变3．在体积不变的密闭容器中发生2NO+O22NO2反应，并达到平衡，若升温体系的颜色变浅，则下列说法正确的是（）A．正反应是吸热的B．正反应是放热的C．升温后，1mol混合气的质量变大D．升温后，气体密度变小4．Cl2+H2O HCl+HClO已知酸性HClO＜H2CO3下列措施能够增加氯水中次氯酸物质的量浓度的是（）A．加少量固体NaOH B．加水C．加CaCO3D．加KI固体5．下列措施不能使FeCl3+3KSCN Fe(SCN)3+3KCl平衡发生移动的是（）A．加少量KCl固体B．加固体Fe2(SO4)3 C．加NaOH D．加Fe粉+3H22NH3+Q达平衡。
当单独改变下述条件后，有关叙述错误的是6．在一定条件下，可逆反应N（）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正增大倍数大于v逆增大倍数C．降温，v正，v逆都减小，且v正减小倍数小于v逆减小倍数D．增大[N2]，v正，v逆都增大，且v正增大倍数大于v逆增大倍数。
7．制水煤气的反应C+HO(气) CO+H2-Q在一定条件下达平衡后，在时间a时，条件突然改变，反应速度的变化情况如右图所示，在a时改变的条件可能是（）A．增大压强B．升高温度C．增大水蒸气浓度D．增大炭的量8．在密闭容器中，有可逆反应nA(气)+mB(气) pC(气)+Q处于平衡状态(已知n+m＞p，Q＜0)，则下列说法正确的是（）③加入B，A的转化率变大；④加入催化剂，气体的总的物质的量不变；⑤充入C，则A，B的物质的量增大。
铁触媒的主要成分和作用
铁触媒的主要成分和作用铁触媒是一种广泛应用于化学反应中的催化剂，由于其高效、经济、环保等优点，被广泛应用于化学工业、环保、能源等领域。
铁触媒的主要成分是铁、氧和其它金属，其作用是加速化学反应速率，提高反应产物的纯度和收率。
本文将详细介绍铁触媒的主要成分和作用。
一、铁触媒的主要成分铁触媒的主要成分是由铁、氧和其它金属组成的复合物。
其中，铁是催化反应的主要成分，氧是其次要成分，其它金属则是辅助成分。
铁的氧化态和配位数对铁触媒的催化性能有着重要影响。
在铁触媒中，铁的氧化态主要为+2、+3和+4，其中，+2态的铁是催化反应的活性中心。
二、铁触媒的作用铁触媒的作用是加速化学反应速率，提高反应产物的纯度和收率。
具体来说，铁触媒的作用包括以下几个方面：1. 活化反应物铁触媒可以通过吸附反应物分子并改变其电子结构，从而使反应物分子更易于参与反应。
此外，铁触媒还可以通过将反应物分子吸附在其表面上，从而使其在反应中更易于被活化。
2. 促进反应速率铁触媒可以通过提供额外的反应路径，降低反应的活化能，从而促进反应速率。
此外，铁触媒还可以通过提供反应中的活性中心，加速反应速率。
3. 提高产物的选择性铁触媒可以通过改变反应物分子的结构，使其更易于形成特定的产物。
此外，铁触媒还可以通过选择性催化，使得反应产物的选择性更高。
4. 提高反应产物的纯度和收率铁触媒可以通过提高反应产物的选择性和反应速率，从而提高反应产物的纯度和收率。
此外，铁触媒还可以通过提供高效的催化作用，使得反应过程更加可控，从而提高反应产物的纯度和收率。
三、铁触媒的应用铁触媒具有广泛的应用前景，在化学工业、环保、能源等领域都有着重要的应用。
以下是铁触媒的一些典型应用：1. 合成氨铁触媒是合成氨过程中的重要催化剂。
它可以加速氢气和氮气的反应，从而合成氨气。
此外，铁触媒还可以提高氨气的纯度和收率。
2. 合成甲醇铁触媒也是合成甲醇过程中的重要催化剂。
它可以加速一氧化碳和氢气的反应，从而合成甲醇。
合成氨铁触媒做催化剂
合成氨铁触媒做催化剂
合成氨铁触媒（Synthetic Ammonia Iron Catalysts）是一种新型的催化剂，它能够
促进无机化学反应，开发多种新型有机化合物。
由于合成氨铁触媒具有优异的活性和功能性，并且可以为解决燃料污染问题以及废水处理提供可行的技术，因此获得了广泛的应用。
合成氨铁触媒的主要原料是二氧化硅，它可以用于合成外壳材料。
通常，二氧化硅原
料可以在某些酸性解吸剂中制备，比如硫酸和盐酸。
制备合成氨铁触媒时，也可在硅酸氢
盐溶液中加入氨来制备氧化铁碳酸钠。
随后将氧化铁碳酸钠与蒙脱土（MgO）、硅酸钠和
钙等原料分别混合，反应在700-1200摄氏度的环境中，调整碱的分析量，使其形成铁铝
氧化物触媒。
最后，可以将合成氨铁触媒过滤干燥，加热处理，以改善它的功能性能，使
其满足实际的应用要求。
合成氨铁触媒的活性和功能性具有优异的特性，它可以在高温条件下高效快速的催化
无机物的化学反应。
同时，合成氨铁触媒可以促进碳氢化合物烃的分解，从而在空气中产
生有益的产物，可以更有效率减少废气和有毒物质的排放。
另外，由于合成氨铁触媒的α型结构可以催化各种无机氧化物和烃的氧化反应，因此可以用于燃料污染物和废水处理中。
可以总结合成氨铁触媒具有活性强、功能齐全、可靠性高、结构灵活、抗腐蚀能力强、制备简单、易控制和具有成本优势等特点，使其成为一种新型强有力的催化剂，因此可以
为解决污染环境和废水处理等问题提供可行的技术手段。
第49讲化学反应的方向与调控-2024年高考化学一轮复习高频考点精讲(新教材新高考)
(2)工业合成氨中，使用铁触媒作催化剂。 ①铁触媒加快化学反应速率的原因是什么？ 提示 使用铁触媒作催化剂改变了反应历程，降低了反应的活化能，提高了活化分 子的百分数，有效碰撞次数增加，反应速率加快。 ②铁触媒能提高氢气的平衡转化率吗？ 简述理由。 提示 不能。因为催化剂对化学平衡无影响。 ③铁触媒能提高反应混合物中氨的体积分数吗？ 提示 能。因为实际合成氨过程为非平衡状态下进行，反应速率大，单位时间里生 产的氨气的量多。
(3)常压下，在某催化剂作用下按照n(C2H6)∶n(O2)＝1∶1投料制备乙烯，体系中C2H4 和CO在含碳产物中的物质的量百分数及C2H6转化率随温度的变化如图所示。
①乙烯的物质的量百分数随温度升高而降低的原因是_反__应__a_、__c_是__放__热__反__应__，__升__高__温___ __度__，__a反__应__平__衡__逆__向__移__动__程__度__较__大___。
3.工业合成氨反应的适宜条件 (1)理论分析 增大合成氨的反应速率和提高平衡混合物中氨的含量对反应条件的要求不尽相同：
对合成氨反应的影响
浓度
影响因素
温度
压强
增大合成氨的反应速率 _增__大__反__应__物__浓__度__ _高__温___ _高__压___
提高平衡混合物中氨的含量
_增__大__反__应__物__浓__度__、_ _减__小__生__成__物__浓__度___
解析
分析反应a、c都为放热反应，升高温度，两者 反应平衡均逆向移动，但反应a平衡逆向移动的 程度较大，则乙烯的物质的量百分数降低。
②在570～600 ℃温度范围内，下列说法正确的是 __B_D__(填字母)。 2H4产率随温度升高而增大 2O的含量随温度升高而增大 2H6在体系中的物质的量百分数随温度升高而增大 D.此催化剂的优点是在较低温度下降低CO的平衡产率
工业催化
铁触媒催化剂的介绍和使用摘要：工业上使用的催化剂，绝大多数是由多种组分组合而成的混合物。
铁触媒催化剂在氨合成工业中有广泛的用途,它的制备和再生工序较为复杂。
关键词：Fe-K2O-Al2O3；组成；应用；制备；失活；再生1、组成铁触媒催化剂的主催化剂(活性组分)是铁的氧化物Fe3O4，含量大约在百分之九十。
助催化剂包括K2O、Al2O3等，Al2O3是一种结构型助催化剂，能使催化活性物质粒度变小、比表面积增大，防止或延缓因烧结而降低的活性等。
加入Al2O3后,在触媒制造过程中, 可生成与Fe3O4同晶的FeAl2O4, 还原后在生产中可阻止活性a 一F e 微晶体的曾大。
K2O是一种电子助催化剂，加入后虽然降低了催化剂的总表面积，但能使铁的费米能级发生变化，通过改变主催化剂的电子结构提高了反应的活性与选择性；在氨合成反应中，K2O降低了电子逸出功，使生成的NH3易解析出来。
加入K2O后，可消除由于加入Al2O3在铁的表面上所形成的有害的酸性作用。
2、应用2.1熔铁触媒催化一氧化碳加氢合成烃利用高CO/H2比的原料气在铁催化剂表面发生反应，合成烃类产品，以获取油品。
2.2 熔铁触媒催化氮气合成氨将纯净的氢、氮混合气压缩到高压，在铁触媒催化剂的作用下合成氨。
氨合成反应在较高压力和催化剂存在的条件下进行，由于反应后气体中氨含量不高，一般只有10%~20%，故采用未反应氢氮气循环的流程。
氨合成反应式如下：N2+3H2→2NH3(g) H=-92.4kJ/mol当采用铁催化剂时，由于改变了反应历程，降低了反应的活化能，使反应以显著的速率进行。
氮分子在铁催化剂表面上进行化学吸附，使氮原子间的化学键减弱。
接着是化学吸附的氢原子不断地跟表面上的氮分子作用，在催化剂表面上逐步生成—NH、—NH2和NH3，最后氨分子在表面上脱吸而生成气态的氨。
2.3 纯铁触媒添加叠氮化钠合成高氮含量金刚石纯铁粉触媒、鳞片石墨和不同含量的NaN3按一定的比例均匀混后压制成合成棒料, 将压制好的棒料组装在叶腊石合成块中, 叶腊石合成块在组装前经过300 e 焙烧处理以除去其中吸附的水分。
中学化学中的催化剂
中学化学中的催化剂陕西省神木县第六中学冯胜民 719300催化剂在中学化学中经常出现，而且种类较多，涉及的化学反应也很多，很多同学在解决有关催化剂问题是往往表现出概念不清，分类不清，使用混淆等诸多问题。
因此，有必要对中学化学中的催化剂做一个较为全面的总结。
一、催化剂的概念所谓催化剂指的是在化学反应中能改变化学反应的速率，而自身的质量和化学性质在反应前后不变的物质，催化剂所起的作用称为催化作用。
催化剂从催化作用上可分为正催化剂和负催化剂。
正催化剂指能加快化学反应速率的催化剂，负催化剂指能减慢化学反应速率的催化剂。
负催化剂的研究意义远不及正催化剂，中学化学中也不涉及。
因此，如没有特别说明，一般说的催化剂都指的是正催化剂。
二、催化剂的催化原理由于催化剂在化学反应前后其质量和化学性质不变，因此有的同学认为催化剂不参加化学反应，实际上，催化剂正式由于参加了化学反应才改变了化学反应进行的速率，这可从其催化原理上看出：设催化剂M可加速反应：⑴A﹢B→AB其速率K1较小其催化的过程为：⑵A﹢M→AM其速率K2 较大⑶AM﹢B→AB﹢M其速率K3较大反应⑵﹢⑶得⑷A﹢B﹢M→AB﹢M即得：A﹢B→AB其速率K4比K1要大的多。
所以，催化剂实际上参加了化学反应，虽然其质量和化学性质并没有改变，但常有物理状态上的改变。
如实验室制O2用MnO2来催化KClO3的分解，反应后MnO2会由原来的颗粒状变为粉末状。
工业上NH3的催化氧化用的是铂网，使用一段时间后表面就会变得很粗糙。
三、催化剂的特点1、能够强烈的改变化学反应的速率。
某些催化剂具有很高的活性，能够大大加快化学反应速率。
例如，HI在500K分解时，加入某种Au的化合物作催化剂时，化学反应速率会增大约一千万倍。
2、参加化学反应，但其质量和化学性质在反应前后不变，仅仅有物理状态上的变化。
3、对可逆反应而言，若某物质对正反应是催化剂，则对逆反应也是催化剂，且催化效果相同，即该催化剂能同等程度地改变正逆反应的速率。
氨合成铁系催化剂
氨合成熔铁催化剂氨合成熔铁催化剂，目前合成氨工业中普遍使用的主要是以铁为主体的多成分催化剂，又称铁触媒。
1、组成1.1组成主要成分是Fe3O4，含量在90%左右。
助催化剂为K2O、Al2O3、CaO、MgO等，含量小于催化剂总质量的9%，低压催化剂还增加了CoO(A201等)。
其按作用不同分为两类，一类是结构型助剂，如Al2O3、Cr2O3、ZrO2、TiO2、MgO、CaO、SiO2等难熔氧化物。
另一类是电子型助剂，如K20。
每种类型助剂都有各自的最佳添加量，一般均在0.6%~1.0%范围。
1.2 物理结构氧化态催化剂主体是磁铁矿，其化学计量式是FeO.Fe2O3或Fe3O4。
晶体结构类似于尖晶石（MgAl2O4）的结构(90%以上是具有反尖晶石结构、不均匀复杂体系的磁铁矿)。
是四面体和八面体结构的堆积结果。
其中形成两种间隙：四面体间隙和八面体间隙。
三价的金属离子占据四面体间隙的一半和八面体间隙的一半，二价的铁离子占据八面体间隙（Fe3+（Fe2+，Fe3+））。
磁铁矿的一个单胞（晶体的最小结构单元）由32个氧离子和24个铁离子所组成，即8（Fe3O4）。
按结晶学原理，32个氧原子按照面心立方堆积的每一单胞，有64个四面体间隙和32个八面体间隙。
如上所述，除了24个被铁离子占据以外，其余大部分是空的，因此可加入助催化剂占据这些空隙形成间隙固溶体。
而且化学式相近的物质，结构类型相同且质点（离子、原子或分子）半径近于相等的物质，可以发生同晶取代，生成置换固溶体，例如三价铝即可置换部分三价铁，形成置换固溶体。
（含量小于4%时主要生成置换固溶体。
若三氧化二铝全部取代氧化铁则生成FeOAl2O3）1.3 化学特点铁触媒在500 ℃左右时的活性最大，这也是合成氨反应一般选择在500 ℃左右进行的重要原因之一。
但是，即使是在500 ℃和30 MPa时，合成氨平衡混合物中NH3的体积分数也只为26.4%，即转化率仍不够大。
化工安全 合成氨
（13-9）
2
氨合成动力学
氢氮混合气在铁催化剂表面上发生的反应大体包括下列几步： 气体向催化剂表面（外表面和内表面）扩散。 气体向催化剂表面（外表面和内表面）扩散。 气体在催化剂表面发生活性吸附。 气体在催化剂表面发生活性吸附。 N2(气) 2N(吸附) H2(气) 2H(吸附) 吸附的氮和吸附的氢发生反应生成氨 N(吸附) + H(吸附) NH(吸附) NH(吸附) + H(吸附) NH2(吸附) NH2(吸附）+ H(吸附) NH3(吸附) 生成的氨从催化剂表面解吸 NH3(吸附) NH3 (气) 从催化剂表面向气体主流扩散。 解吸的氨 从催化剂表面向气体主流扩散。
表2—7 7 压强/MPa 400 温度/ ℃ 500 0.1 52.7 54.0 氨合成反应的热效应（ 氨合成反应的热效应（-∆H⊝/KJ.mol-1） 10.1 53.8 54.7 20.2 55.3 55.6 30.4 56.8 56.5 40.5 58.2 57.6
(2) 化学平衡及平衡常数
四、氮的固定： 氮的固定： 把大气中的氮转化为氮的化合物叫做氮的固定。 把大气中的氮转化为氮的化合物叫做氮的固定。 包括： 包括： 自然固定：豆科植物固氮、雷雨天产生NO气体； NO气体 ① 自然固定：豆科植物固氮、雷雨天产生NO气体； 人工固定：合成氨等。 ② 人工固定：合成氨等。
一 概 述
1、合成氨的重要性 、 氨的合成使人类从自然界制取含氮化合物的最重要方法。 氮则是进一步合成含氮化合物的最重要原料，而含氮化合物在 人民生活中都是必不可少的。1977~1978年，世界含氮化合物 产量为4935万吨氮，1980~1981则达6284万吨。
x=0.70
-rA
x=0.80 x=0.90
铁触媒的主要成分和作用
铁触媒的主要成分和作用铁触媒是一种常用的催化剂，广泛应用于化学、制药、冶金、石油等领域。
它的主要成分是铁及其氧化物、氢氧化物、氧化氢化物等。
铁触媒具有很多作用，包括有选择性的氧化、加氢、脱氢、重排、裂解等，下面将从成分和作用两个方面进行阐述。
一、铁触媒的主要成分1、铁及其氧化物铁是铁触媒最重要的成分之一，主要利用其原子序数、电子构型和化学价等性质来催化反应。
在化学反应过程中，铁可以在催化剂表面形成氧化物，如亚铁酸盐（Fe3O4）、氧化铁（FeO）、三氧化铁（Fe2O3）等。
这些氧化物常常具有众多的活化连接反应、表面移动和重排反应的特性。
2、氢氧化物及氢氧化铁在某些铁触媒反应过程中，水或其他氧化剂可以通过铁的表面触媒形成氢氧化物或氢氧化铁。
氢氧化物和氢氧化铁具有良好的催化活性，并能够促进气体分子固定和分子分解以及水和氢的重要反应。
3、氧化氢化物氧化氢化物（FeOOH）也是铁触媒的一种主要成分。
它在氧化和还原反应中都有很高的催化活性，可以促使甲烷催化裂解、氧化和加氢反应等。
因此，氧化氢化物常常被用作多种工业催化反应的催化剂。
二、铁触媒的主要作用1、选择性的氧化作用铁触媒可以促进氧化反应，这是铁触媒特别受欢迎的原因之一。
铁触媒可以使对氧化物的选择性更高，因此在生产过程中可以控制具有特定化学活性的锰、铜和钴等元素的氧化和氧化的程度。
2、脱氢和加氢作用铁触媒可以发挥脱氢或加氢反应作用，这也是铁触媒被广泛应用的另一种原因。
铁触媒可以通过钎接或化学吸附的方法，持续扩散褪色颜色。
通过这种方法，它可以加快脱氢或加氢反应，使反应产物的形成更快。
3、重排作用重排反应是铁触媒的另一个重要应用范围。
铁触媒可以使烷基、烯丙基、烷基和烯基反应发生共轭重排过程。
重排反应是一种比较困难的反应过程，但是铁触媒可以促进这些反应，促使反应物质发生碳碳键的重新排列。
4、裂解和分子分解作用铁触媒还可以促进裂解和分子分解反应。
它可以在高温和高压条件下，使石蜡、石油和其他聚酯类分子分解，从而产生小分子化合物。
化学反应原理 化学平衡 (第六课时 合成氨简介)答案
第二节化学平衡（第六课时合成氨工业简介）【自研目标卡】【知识梳理】影响化学反应速率和化学平衡的重要因素：1．合成氨反应是一个可逆反应：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。
请根据正反应的焓变和熵变分析298 K下合成氨反应能否自发进行？ΔH小于0，放热利于正向。
ΔS小于0不利于正向2．利用化学平衡移动的知识分析什么条件有利于氨的合成？3．利用条件对反应速率的影响分析。
(1)利用增大反应物浓度、增大压强、提高温度、使用催化剂来提高合成氨反应的速率。
(2)实验研究表明，在特定条件下，合成氨反应的速率与反应中各物质浓度的关系为v＝kc(N2)c1.5(H2)c－1(NH3)，根据关系式分析：①各物质的浓度对反应速率的影响是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1.5次方成正比，与氨气浓度的1次方成反比。
②可以采取增大氮气和氢气浓度，将氨及时从混合气中分离出去的措施来提高反应速率。
(3)有、无催化剂对合成氨反应速率影响的对比：说明了使用正催化剂可以使合成氨反应的速率提高上万亿倍。
[小结1]使NH3生产得快和使3[例]1A．升高温度B．降低压强C．使用催化剂D．及时分离出氨气2．合成氨反应中，可以提高N2转化率的措施是(C)A．尽可能延长反应时间B．通入过量的N2C．通入过量的H2D．升高温度【探究二】合成氨的适宜条件1．压强：合成氨反应是正反应气态物质系数减小的气体反应，增大压强既可以加速反应，又能使正向移动，所以理论上压强越大越好。
但是压强越大，对设备要求越高、压缩氮气、氢气需要的动力越大，因此选择压强应符合实际科学技术。
2．温度：(1)因为正反应方向是放热的反应，所以低温有利于平衡正向移动。
(2)但是温度越低，反应速率越小，达到平衡所需要的时间越长，因此温度也不宜太低。
氨合成铁系催化剂
氨合成铁系催化剂氨合成熔铁催化剂氨合成熔铁催化剂，目前合成氨工业中普遍使用的主要是以铁为主体的多成分催化剂，又称铁触媒。
1、组成1.1组成主要成分是Fe3O4，含量在90%左右。
助催化剂为K2O、Al2O3、CaO、MgO等，含量小于催化剂总质量的9%，低压催化剂还增加了CoO(A201等)。
其按作用不同分为两类，一类是结构型助剂，如Al2O3、Cr2O3、ZrO2、TiO2、MgO、CaO、SiO2等难熔氧化物。
另一类是电子型助剂，如K20。
每种类型助剂都有各自的最佳添加量，一般均在0.6%~1.0%范围。
1.2 物理结构氧化态催化剂主体是磁铁矿，其化学计量式是FeO.Fe2O3或Fe3O4。
晶体结构类似于尖晶石（MgAl2O4）的结构(90%以上是具有反尖晶石结构、不均匀复杂体系的磁铁矿)。
是四面体和八面体结构的堆积结果。
其中形成两种间隙：四面体间隙和八面体间隙。
三价的金属离子占据四面体间隙的一半和八面体间隙的一半，二价的铁离子占据八面体间隙（Fe3+（Fe2+，Fe3+））。
磁铁矿的一个单胞（晶体的最小结构单元）由32个氧离子和24个铁离子所组成，即8（Fe3O4）。
按结晶学原理，32个氧原子按照面心立方堆积的每一单胞，有64个四面体间隙和32个八面体间隙。
如上所述，除了24个被铁离子占据以外，其余大部分是空的，因此可加入助催化剂占据这些空隙形成间隙固溶体。
而且化学式相近的物质，结构类型相同且质点（离子、原子或分子）半径近于相等的物质，可以发生同晶取代，生成置换固溶体，例如三价铝即可置换部分三价铁，形成置换固溶体。
（含量小于4%时主要生成置换固溶体。
若三氧化二铝全部取代氧化铁则生成FeOAl2O3）1.3 化学特点铁触媒在500 ℃左右时的活性最大，这也是合成氨反应一般选择在500 ℃左右进行的重要原因之一。
但是，即使是在500 ℃和30 MPa时，合成氨平衡混合物中NH3的体积分数也只为26.4%，即转化率仍不够大。
2.4 化学反应的调控-2024-2025学年高二化学同步精品讲义+习题(人教版2019选择性必修1
第二章化学反应速率及化学平衡第4节化学反应的调控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、合成氨反应的原理、特点及反应的自发性1．反应原理N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)。
已知298k时，ΔＨ＝－92.2 kJ/mol，ΔS＝－198.2 J·K-1·mol-1。
2．反应特点(1)ΔＨ＝－92.2 kJ/mol，该反应的正反应为_______反应。
(2)体积变化：所有的反应物和生成物都是_______，该反应为气体体积_______的反应；(3)ΔS＝－198.2 J·K-1·mol-1，该反应为_______的反应；(4)降低温度、增大压强有利于_______向生成氨的方向移动。
(5)在一定的温度和压强下，反应物中N2和H2的体积比为1:3时平衡混合物中氨的含量最高。
(6)常温(298 K)下，其平衡常数Ｋ＝4.1×10６（mol•L-1）－２，只能说明反应在此条件下进行得较完全，不能说明_______的快慢。
3. 判断反应的自发性ΔH－TΔS=－92.2 kJ/mol-298K×（－198.2×10-3KJ·K-1·mol-1）≈-33.1kJ/mol＜0，所以该反应在298K的条件下_______自发进行。
二、合成氨反应的限度1. 浓度的影响①增加N2和H2的浓度，化学平衡都会_______移动；①减小NH3的浓度，会使化学平衡_______移动，工业上一般把生成的氨气及时从反应体系中分离出来，使更多的反应物转化为生成物。
2.温度的影响由于正反应是放热反应，故降低温度有利于化学平衡向_______的方向移动。
催化剂在化学反应中的作用及机理
催化剂在化学反应中的作用及机理示例文章篇一：嘿，同学们！今天我要跟你们讲讲超级神奇的“催化剂”！你们知道吗，催化剂在化学反应里，那可真是个了不起的角色！比如说，我们把化学反应想象成一场激烈的足球比赛。
反应物就像是两支努力争胜的球队，而催化剂呢，就像是一位神奇的教练。
没有教练的时候，球队可能踢得乱七八糟，进球很难。
但是教练一来，他能指挥球员们怎么跑位、怎么配合，球队就能踢得顺风顺水，轻松进球。
催化剂对化学反应就是这样的作用！我之前在科学课上，老师给我们做过一个实验。
氢气和氧气在一起，本来反应得可慢啦，就好像两个互相不熟悉的同学，谁也不愿意先搭话。
但是加入了一点点铂粉当催化剂，哇塞！它们一下子就反应得超级快，生成了水。
这变化，就像原本安静的教室突然热闹起来一样！你们想想，要是没有催化剂，好多重要的化学过程得多费劲啊！比如说，制造化肥的时候，如果没有合适的催化剂，那得浪费多少时间和原料啊？再比如说，汽车尾气的净化。
尾气里那些有害的气体，如果没有催化剂帮忙，怎么能快速变成无害的物质呢？这就好比我们要打扫一个乱糟糟的房间，没有好的工具，得多累呀！催化剂的作用机理也很有趣哦！它不是直接参与反应，而是像个聪明的军师，给反应物出谋划策。
它通过改变反应的路径，降低反应需要的能量，让反应更容易发生。
这就好比在爬山的时候，催化剂给我们找到了一条更轻松的小路，不用费那么大的劲就能到达山顶。
我还跟小伙伴们讨论过这个呢！我问：“你们说，催化剂这么厉害，它自己怎么不会变呢？”小伙伴小明说：“可能它就是有那种神奇的本事，能帮忙又不损耗自己。
”小红也抢着说：“对呀对呀，就像超级英雄，做好事还能一直保持强大！”我觉得呀，催化剂真的是化学反应里的大功臣！它让那些原本困难重重的反应变得轻松高效，为我们的生活带来了好多便利。
没有它，好多化学工业都没法发展得这么快。
所以，我们可得好好研究它，让它帮我们创造更多的奇迹！示例文章篇二：《神奇的催化剂：化学反应中的魔法精灵》嘿！同学们，你们知道吗？在那奇妙的化学世界里，有一种像魔法精灵一样的东西，它能让化学反应变得超级神奇，它就是催化剂！先来说说啥是催化剂吧。
合成氨铁触媒做催化剂的原理
合成氨铁触媒做催化剂的原理
氨铁触媒（Ammonia Iron，简称AF）是由氨和铁组成的合成催化剂，因其耐腐蚀和反应活性良好而广泛应用于化学工业中。
由于该
催化剂具有较高的吸附和催化作用，可用于各种不同的催化反应，包
括氧化反应、还原反应和脱氧反应等。
氨铁触媒合成的原理非常复杂，主要分为三个步骤，即氨水合成、氨铁触媒芯片组装以及催化反应。
首先，氨水合成是制备氨铁触媒的前提，包括对氰酸盐、氨水和
铁及其他金属离子（如钠、铬和钙等）的综合分析和归纳。
在反应过
程中，氨和铁离子会遵循一定的规律，实现氨铁溶液的合成。
接下来，氨铁触媒芯片组装就是经过一定的氨铁溶液组装而成的
芯片，以及相应的旋转芯片、衬胶以及治具等设备，这些设备的组装
都非常关键，使得氨铁触媒尽可能充分的发挥其催化活性。
最后是催化反应，当氨铁芯片组装完成之后，根据反應条件，就
可以使用氨铁触媒开始催化反应，当反应过程中产物形成时，反应中
催化剂会发挥其作用，使得反应过程对失反应物具有很强的支配作用，从而缩短反应期限，大大减少使用量。
总之，氨铁触媒合成的原理非常完善，包括氨水合成、氨铁触媒
芯片组装以及催化反应，经过这个原理制备出来的氨铁触媒具备良好
的耐腐蚀性和反应活性，可用于各种不同的催化反应，因而显得十分
重要。
铁触媒成分
铁触媒成分详解一、简介铁触媒，又称铁催化剂，是一种以铁为主要活性组分的催化剂。
它在许多化学反应中发挥着至关重要的作用，尤其是在合成氨、Fischer-Tropsch合成、脱硫和脱硝等工业过程中。
本文档旨在详细介绍铁触媒的成分、制备方法、应用以及性能优化策略。
二、铁触媒的定义与作用铁触媒通常指的是以铁为活性中心的催化剂，它能够提供反应所需的活化能，从而加速化学反应的速率。
铁触媒在化学工业中的应用非常广泛，不仅因为它的成本相对较低，而且因为它在某些反应中具有独特的催化活性和选择性。
三、铁触媒的组成3.1 铁基材料铁基材料是铁触媒的核心部分，通常使用的铁源包括氧化铁、零价铁、铁盐等。
这些铁化合物在不同的反应条件下会展现出不同的催化活性。
例如，氧化铁在高温下具有良好的稳定性，而零价铁则在还原气氛中表现出较高的活性。
3.2 促进剂促进剂是用来提高铁触媒活性和选择性的物质。
常见的促进剂包括碱金属、碱土金属、稀土金属等。
这些促进剂可以通过电子效应或结构效应来改善铁触媒的性能。
例如，钾可以增强铁触媒在合成氨反应中的活性。
3.3 载体载体是用来分散铁触媒的材料，它可以增加铁触媒的比表面积，从而提高其催化效率。
常用的载体包括氧化铝、二氧化硅、碳材料等。
载体的选择对铁触媒的性能有着显著的影响，因为载体的物理化学性质会影响铁物种的分散度和稳定性。
四、铁触媒的制备方法铁触媒的制备方法多种多样，包括但不限于共沉淀法、浸渍法、溶胶-凝胶法、机械混合法等。
制备方法的选择取决于所需铁触媒的类型和应用。
例如，共沉淀法可以得到高分散度的铁触媒，而浸渍法则适合制备载体型铁触媒。
五、铁触媒的应用铁触媒在化工、环保、能源等领域有着广泛的应用。
在合成氨工艺中，铁触媒是关键的组成部分。
在Fischer-Tropsch合成中，铁触媒可以将合成气转化为液态燃料。
此外，铁触媒还用于脱硫和脱硝过程，帮助减少环境污染。
六、铁触媒的性能优化为了提高铁触媒的性能，研究者们在优化其组成、结构和制备工艺方面进行了大量的工作。
七水合硫酸亚铁
七水合硫酸亚铁七水硫酸亚铁（ferroussulfate,greenvitriol），俗称绿矾，是一种无机化合物，化学式为FeSO4·7H2O。
对人呼吸道有刺激性，吸入引起咳嗽和气短。
对眼睛、皮肤和粘膜有刺激性。
主要用于制造铁盐,墨水,磁性氧化铁、净水剂、消毒剂、铁触媒催化剂；用作煤染剂、鞣草剂、漂水剂、木材防腐剂及和复合肥料添加剂以及加工一水硫酸亚铁等。
成分组成信息有害物成分CASNo.硫酸亚铁7782-63-0危险性概述环境危害：对环境有危害，对水体可造成污染。
燃爆危险：本品不燃，具刺激性。
急救措施皮肤接触：脱去污染的衣着，用大量流动清水冲洗。
眼睛接触：提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。
就医。
吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。
保持呼吸道通畅。
如呼吸困难，给输氧。
如呼吸停止，立即进行人工呼吸。
就医。
食入：用水漱口，给饮牛奶或蛋清。
就医。
消防措施危险特性：具有还原性。
受高热分解放出有毒的气体。
有害燃烧产物：氧化硫。
灭火方法：消防人员必须穿全身防火防毒服，在上风向灭火。
灭火时尽可能将容器从火场移至空旷处。
然后根据着火原因选择适当灭火剂灭火。
泄漏应急处理应急处理：隔离泄漏污染区，限制出入。
建议应急处理人员戴防尘口罩，穿一般作业工作服。
不要直接接触泄漏物。
小量泄漏：避免扬尘，小心扫起，收集于干燥、洁净、有盖的容器中。
大量泄漏：收集回收或运至废物处理场所处置。
操作处置储存操作注意事项：密闭操作，局部排风。
防止粉尘释放到车间空气中。
操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。
建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩，戴化学安全防护眼镜，穿橡胶耐酸碱服，戴橡胶耐酸碱手套。
避免产生粉尘。
避免与氧化剂、碱类接触。
配备泄漏应急处理设备。
倒空的容器可能残留有害物。
储存注意事项：储存于阴凉、通风的库房。
远离火种、热源。
防止阳光直射。
包装必须密封，切勿受潮。
应与氧化剂、碱类等分开存放，切忌混储。
储区应备有合适的材料收容泄漏物。
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2.1原料气制备
将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原 料气；
Hale Waihona Puke 于固体原料煤和焦炭，通常采用气化的 方法制取合成气；
渣油可采用非催化部分氧化的方法获得合 成气；
对气态烃类和石脑油，工业中利用二段蒸 汽转化法制取合成气。
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2.2 净化
2.2.1一氧化碳变换过程 在合成氨生产中，各种方法制取的原料
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2.4.3 铁比值Fe2+/Fe3+,其大小影响催化剂 还原后的若干性能，如还原的难易程度、 还原后的机械强度和低温活性等。主要服 从于合成塔的要求，操作压力、温度和内 件结构，在催化剂制造阶段调节，一般为 0.5～0.7。
2.4.4 晶体结构类似于尖晶石（MgAl2O4） 的结构(90%以上是具有反尖晶石结构、不 均匀复杂体系的磁铁矿)。
气都含有CO，其体积分数一般为 12%~40%。除去合成气中的CO变换反应 如下：
CO+H2O→H2+CO2 ΔH=-41.2kJ/mol CO变换反应既是原料气制造的继续，
又是净化的过程，为后续脱碳过程创造条 件。
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2.2.2 脱硫脱碳过程 以天然气为原料的蒸汽转化法，第一道工
序是脱硫，用以保护转化催化剂， 以重油和煤为原料的部分氧化法，根据一
氧化碳变换是否采用耐硫的催化剂而确定 脱硫的位置。 工业脱硫方法种类很多，常用的有
低温甲醇洗法(Rectisol)
聚乙二醇二甲醚法(Selexol)
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脱碳
粗原料气经CO变换以后，变换气中除H2 外，还有CO2、CO和CH4等组分，其中以 CO2含量最多。
CO2既是氨合成催化剂的毒物，又是制造 尿素、碳酸氢铵等氮肥的重要原料。因此 变换气中CO2的脱除必须兼顾这两方面的 要求。
铁触媒催化剂
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1.氨简介
合成氨指由氮和氢在高温高压和催化 剂存在下直接合成的氨。
英文名：synthetic ammonia。世界上的氨 除少量从焦炉气中回收外，绝大部分是合 成的氨。其中约有80%的氨用来生产化学 肥料，20%作为其它化工产品的原料。
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2.合成氨工艺流程
原料气制备 净化 氨合成
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MgAl2O4 的结构
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3. 合成氨的催化机理
热力学计算表明，低温、高压对合成氨反应 是有利的，但无催化剂时，反应的活化能很 高，反应几乎不发生。目前认为，合成氨反 应的一种可能机理 ： xFe + N2→FexN FexN +［H］吸→FexNH FexNH +［H］吸→FexNH2 FexNH2 ＋［H］吸FexNH3xFe+NH3
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物理吸收法 低温甲醇洗法(Rectisol) 聚乙二醇二甲醚法(Selexol) 碳酸丙烯酯法
化学吸收法 热钾碱法 低热耗本菲尔法 活化MDEA法
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2.2.3 气体精制过程
深冷分离法主要是液氮洗法，是在深度冷冻(<100℃)条件下用液氮吸收分离少量CO，而且 也能脱除甲烷和大部分氩，这样可以获得只含 有惰性气体100cm3/m3以下的氢氮混合气。
2.3 氨合成
将纯净的氢、氮混合气压缩到高压，在铁触 媒催化剂的作用下合成氨。氨的合成是整个 合成氨生产过程的核心部分。由于反应后气 体中氨含量不高，一般只有10%~20%，故 采用未反应氢氮气循环的流程。氨合成反应 式如下：
N2+3H2→2NH3(g) =-92.4kJ/mol
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2.4 铁触媒催化剂
2.4.1 目前，合成氨工业中普遍使用的主要是以铁 为主体的多成分催化剂，又称铁触媒。铁触媒在 500 ℃左右时的活性最大，这也是合成氨反应一 般选择在500 ℃左右进行的重要原因之一。
2.4.2 主催化剂为Fe3O4 （Fe2O3和FeO），达 90%以上，助催化剂有K2O,Al2O3等，还加入 MgO、BaO及其它微量组份的多相催化剂。平常 的氧化铁没有催化的性能，使用前需将其还原为 极大比表面的活性金属铁α-Fe。
甲烷化法是在催化剂存在下使少量CO、CO2 与H2反应生成CH4和H2O的一种净化工艺，要 求入口原料气中碳的氧化物含量(体积分数)一 般应小于0.7%。甲烷化法可以将气体中碳的氧 化物(CO+CO2)含量脱除到10cm3/m3以下， 但是需要消耗有效成分H2，并且增加了惰性气 体CH4的含量。
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解决方法
工业上为了防止催化剂中毒： 研究新方法把反应物原料加以净化 研制具有较强抗毒能力的新型催化剂
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谢谢！
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在无催化剂时，氨的合成反应的活化能很 高，大约335 kJ/mol。加入铁催化剂后，反 应以生成氮化物和氮氢化物两个阶段进行。 第一阶段的反应活化能为126 kJ/mol～167 kJ/mol，第二阶段的反应活化能为13 kJ/mol。由于反应途径的改变（生成不稳定 的中间化合物），降低了反应的活化能， 因而反应速率加快了。
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4.铁触媒催化剂中毒
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。
暂时性中毒：如O2、CO、CO2和水蒸气等都 能使铁触媒催化剂中毒。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，
永久性中毒：如含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氢、氮混合气 体处理，活性也很难恢复。