化学反应条件的优化——工业合成氨(讲义及答案)
第4讲 化学反应条件的优化——工业合成氨(基础课)
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知识点 工业合成氨
对点练通
解析 A.使用高效催化剂能降低反应活化能，加快反应速率，故 A 正确；B.合成 氨 工 业 ， N2 和 H2 循 环 使 用 可 以 提 高 原 料 利 用 率 ， 故 B 正 确 ； C.N2(g)＋ 3H2(g) 2NH3(g)正反应放热，升高温度平衡逆向移动，H2 的平衡转化率降低， 工 业 合 成 氨 温 度 为 700 K 是 为 了 加 快 反 应 速 率 ， 故 C 错 误 ； D.N2(g) ＋ 3H2(g) 2NH3(g)反应前后气体系数和不同，恒温恒容下，压强是变量，若体系 的总压强不再改变，说明该反应已达平衡状态，故 D 正确。
a－3b 则 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝____2____ kJ·mol－1。 (2)下列叙述正确的是__A__B_D___(填代号)。
A.在合成氨中，v 正(NH3)∶v 正(H2)＝2∶3 B.在恒温恒容下 1 mol N2 和 1 mol H2 制 NH3，当 N2 体积分数不变时达到平衡 C.在恒温恒压下合成氨，平衡后通入少量氩气，N2 的平衡转化率不变 D.在恒温恒容下合成氨，平衡后通入少量氨气，逆反应速率增大且大于正反应速率
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知识点 工业合成氨
自主梳理
(2)制得的N2、H2需净化、除杂质，再用压缩机压缩至高压。 (3)氨的合成：在适宜的条件下，在合成塔中进行。 (4)氨的分离：经冷凝使氨液化，将氨分离出来，为提高原料的利用率，将没有 完全反应的N2和H2循环送入合成塔，使其被充分利用。
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知识点 工业合成氨
自主梳理
目录
知识点 工业合成氨
对点练通
(5)在一定条件下，甲、乙体积相同的
密闭容器中，开始均投入1 mol N2和 3 mol H2(合成氨的反应是放热反应)。 相对于乙，甲容器中仅改变一个条件，
第三节 化学反应条件的优化——工业合成氨
【议一议】 议一议】 1．化学反应速率快，转化率一定高吗？ ． 学反应速率快，转化率一定高吗？ 答：化学反应速率是描述反应进行快慢的物理量，反应快但转化率 学反应速率是描述反应进行快慢的物理量， 定高，但是单位时间内产物的产量大。 不一 定高，但是单位时间内产物的产量大。 2．在合成氨的适宜条件中，①500℃ ．在合成氨的适宜条件中， ℃ ②采用2×107 Pa～5×107 Pa 采用 × ～ ×
1．化工生产适宜条件的选择原则 ． 化工生产选择适宜条件的目的是尽可能加快反应速率和提高反应进行的程 节约能源和成本。依据外界条件对反应速率及化学平衡影响的规律， 度，节约能源和成本。依据外界条件对反应速率及化学平衡影响的规律， 其原则是： 其原则是： (1)对任一可逆反应，增大反应物浓度，能提高反应速率和部分 或全部 反 对任一可逆反应，增大反应物浓度，能提高反应速率和部分(或全部 或全部)反 对任一可逆反应 应物的转化率。 应物的转化率。实际生产中常利用提高廉价易得原料的浓度来提高另一原 料的转化率，如合成氨中 过量、工业制硫酸中O 过量等。 料的转化率，如合成氨中N2过量、工业制硫酸中 2过量等。
1．合成氨反应是一个 放热 反应，同时也是气体的物质的量 减小 的反应。 ． 反应， 的反应。 因此， 温度、 压强将有利于化学平衡向生成氨的方向移动， 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， 在一定的温度、压强下，反应物氮气、氢气的体积比为 1∶3 时，平衡混 在一定的温度、压强下，反应物氮气、 ∶ 合物中氨的含量最高。 合物中氨的含量最高。 2．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： ．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) 。 ＝
第四节 化学反应条件的优化——工业合成氨
相应的热化学方程式如下： 3 N2(g)＋3H2O(l)===2NH3(g)＋ O2(g) 2 ΔH＝765.2 kJ· －1 mol
自主探究 精要解读 实验探究 活页规范训练
回答下列问题： (1)请画出上述反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应 过程中体系能量变化示意图，并进行必要标注。 (2)与目前广泛使用的工业合成氨方法相比，该方法中固氮 反应速率慢。请提出可提高其反应速率且增大NH3 生成量的建 议：___________________________________________。
自主探究
压强
高压(有气体 参加)
【例 2】在硫酸工业中，通过下列反应使 SO2 氧化成 SO3： 催化剂 2SO2(g)＋O2(g) 3(g) 2SO △ ΔH＝－198 kJ· －1。下表为不 mol
同温度和压强下 SO2 的转化率(%)
压强/Pa
温度/℃ 450 550
1×105 5×105 1×106 5×106 1×107 97.5 85.6 98.9 92.9 99.2 94.9 99.6 97.7 99.7 98.3
自主探究 精要解读 实验探究 活页规范训练
【慎思 3】 已知：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH(298 K)＝－92.2 kJ· －1， mol K＝6.6×105(mol· －1)－2， L 思考： (1)从平衡常数来看，反应的限度已经很大了，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。
①提高合成氨的速率
④催化剂在700 K时活性最大
A．只有①
C．②③④ 解析 率。 答案 D
B．①②
D．①④
从反应速率考虑，温度越高，速率越快；温度在70
高中化学 2.4 化学反应条件的优化—工业合成氨( 课堂练习、强化练习) 选修4
第4节 化学反应条件的优化——工业合成氨学习目标1．理解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．了解应用化学原理选择化工生产条件的思维和方法。
知识梳理1．合成氨条件的选择合成氨反应式____________________；反应特点__________________________________________；速率方程_______________________________※2. 合成氨工业（1）原理__________________________（2）生产过程包括造气、净化、合成氨三部分。
① 造气：N 2来自于___________________，H 2__________________________。
② 净化的目的____________________________________；③ 合成氨包括_____________、_______________、________________等。
学习导航1．方法导引以合成氨为例掌握化工生产中适宜条件选择的一般原则：（1）从化学反应速率分析（C 、P 、T 、催化剂）（2）从化学平衡移动分析（C 、P 、T 、催化剂）（3）从原料的利用率分析（增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，降低成本）（4）从实际生产能力分析（如设备的承温承压能力）总之，实际化工生产中受诸多因素的影响，必须综合分析选出适合工厂生产的最适宜条件。
2．例题解析例1．可逆反应3H 2(g) + N 2(g) 2NH 3(g)；△H ＜0，达到平衡后，为了使H 2 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，分离出部分氨解析：本题要求增加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。
《化学反应条件的优化——工业合成氨》课件4 (3)
问题3 温度怎么选择？
N2+3H2
2NH3 △H< 0
低温：有利于平衡正向移动;但反应速率
小,达到平衡所需要的时间长。
高温：Байду номын сангаас不利于平衡正向移动;但反应速率
快,达到平衡所需要的时间短。
催化剂要在一定温度下催化活性最大。
综合分析，实际生产中温度一般选择在 700K左右（主要考虑催化剂的活性）。
问题４
当堂巩固
• 1．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
•答案： C
当堂巩固
2.不能用化学平衡移动原理说明的事实是( ) A．合成氨在高压下进行是有利的 B．温度过高对合成氨不利 C．使用催化剂能使合成氨速率加快 D．及时分离从合成塔中出来的混合气，有利于
合成氨
答案： C
课后作业：配套练习册 1、6～11题
感谢大家！
4、教学必须从学习者已有的经验开始。——杜威 5、构成我们学习最大障碍的是已知的东西，而不是未知的东西。——贝尔纳 6、学习要注意到细处，不是粗枝大叶的，这样可以逐步学习摸索，找到客观规律。——徐特立 7、学习文学而懒于记诵是不成的，特别是诗。一个高中文科的学生，与其囫囵吞枣或走马观花地读十部诗集，不如仔仔细细地背诵三百首诗。——朱自清 8、一般青年的任务，尤其是共产主义青年团及其他一切组织的任务，可以用一句话来表示，就是要学习。——列宁 9、学习和研究好比爬梯子，要一步一步地往上爬，企图一脚跨上四五步，平地登天，那就必须会摔跤了。——华罗庚 10、儿童的心灵是敏感的，它是为着接受一切好的东西而敞开的。如果教师诱导儿童学习好榜样，鼓励仿效一切好的行为，那末，儿童身上的所有缺点就会没有痛苦和创伤地不觉得难受地逐渐消失。——苏霍姆林斯基
化学反应条件的优化——工业合成氨(讲义及答案)
化学反应条件的优化——工业合成氨（讲义）一、知识点睛1.工业合成氨反应的限度（1）反应原理已知298 K 时，△H = -92.2 kJ·mol-1△S = -198.2 J·mol-1·K-1（2）反应方向的判断△H-T△S 0，该反应在常温下自发进行。
（3）反应的限度分析①温度、压强，有利于化学平衡向生成氨的方向移动；②在一定温度、压强下，反应物N2、H2的体积比为1:3，反应达到化学平衡时，混合物中NH3的含量最高。
2.工业合成氨反应的速率（1）合成氨反应的速率与参加反应的物质的浓度的关系v = k c(N2) c1.5(H2) c-1(NH3)（2）反应的速率分析①增大的浓度，有利于提高反应速率；②将及时分离，有利于提高反应速率；③温度，有利于提高反应速率；④使用合适的，有利于提高反应速率。
3.工业合成氨的适宜条件（1）合成氨条件选择的理论分析（2）合成氨的实际条件①压强：低压1×107 Pa中压2×107 ~3×107 Pa高压8.5×107 ~1×108 Pa②温度：700 K 左右③催化剂：铁④浓度：N2与H2的物质的量之比为1:2.84.工业合成氨的主要生产流程（1）造气原料气中的N2来自于空气。
原料气中的H2来自于含氢的天然气、煤和炼油产品。
以天然气为原料时，反应可简单表示为：CH4+H2O CO+3H2、CO+H2O CO+H2（2）净化消除造气过程中夹带的杂质，防止催化剂中毒。
（3）合成氨这部分包括NH3的分离，N2和H2的循环使用，利用反应产生的热预热合成气等。
5.工业生产中化学反应条件的优化需考虑的因素有：化学反应速率快、原料利用率高、催化剂活性高、现实设备允许。
二、精讲精练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正反应气体体积增大⑥正反应气体体积减小A．①③⑤B．②④⑥C．①③⑥D．④⑤⑥2.在合成氨时，可以提高H2转化率的措施是（）A．延长反应时间B．充入过量H2C．充入过量N2D．升高温度3.对于合成氨工业，只从提高原料转化率看，从下列条件中选择最适宜的组合是（）①高温②低温③低压④高压⑤催化剂⑥加氨⑦除氨A．②④⑤B．②④⑦C．①④⑤D．②③⑥4.从化学反应速率和化学平衡两个角度考虑，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．适宜温度、高压、催化剂D．高温、高压、催化剂5.工业上合成氨时一般采用700 K 左右的温度，原因是（）①提高合成氨的速率②提高氢气的转化率③提高氨的产率④催化剂在700 K 时活性最大A．只有①B．①②C．②③④D．①④6.工业合成氨反应中，使用催化剂和施以高压，下列叙述正确的是（）A.都能提高反应速率，都对平衡状态无影响B.都对平衡状态有影响，都不影响达到平衡状态所用时间C．都能缩短达到平衡状态所用的时间，只有加压对化学平衡状态有影响D．催化剂能缩短达到平衡状态所用时间，压强无此作用7.关于合成氨工业的下列说法正确的是（）A.合成氨工业的反应温度控制在400～500℃左右，因为该条件下氨的产率最高B.合成氨工业采用10～30 MPa，是因为该条件下催化剂的活性最好C.由于NH3易液化，N2、H2可循环使用，则总的来说氨的产率很高D.从合成塔出来的气体，其中氨气一般占15%，所以生产氨的工业效率都很低8.传统合成氨工业需要高温、高压和催化剂的反应条件。
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】讲义
化学反应条件的优化—工业合成氨发展目标体系构建1.结合生产实例，讨论化学反应条件的选择和优化，形成从限度、速率、能耗的多角度综合调控化学反应的基本思路，发展“绿色化学”的观念和辩证思维的能力。
2.能运用温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响规律解释生产、生活、实验室中的实际问题。
1．合成氨反应的限度(1)反应原理N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)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外界条件：温度、压强，有利于化学平衡向生成氨的方向移动。
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含量最高。
微点拨：合成氨反应中，为了提高原料转化率，常采用将未能转化的N2、H2循环使用的措施。
2．合成氨反应的速率(1)提高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与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。
微点拨：温度升高k值增加，会加快反应速率；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。
3．合成氨生产的适宜条件(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，同时还要考虑设备的要求和技术条件。
(2)合成氨的适宜条件序号影响因素选择条件1 温度反应温度控制在左右2 物质的量N2、H2投料比3 压强1×107～1×108 Pa4 催化剂选择铁做催化剂5 浓度使气态NH3变成液态NH3并及时分离出去，同时补充N2、H2(3)合成氨的生产流程的三阶段1．判断对错(对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”。
2017-2018学年高中化学()：第2章第节化学反应条件的优化——工业合成氨含答案
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。
（重点)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)工业合成氨教材整理1 合成氨反应的限度1．反应原理N2（g)＋3H2（g）2NH3(g) 298 K时ΔH＝－92。
2 kJ·mol－1ΔS＝－198.2 J·mol－1·K－1。
2．反应特点合成氨反应是一个能自发进行的、放热的、气体体积减小的可逆反应.3．有利于氨生成的措施（1)降低温度、增大压强有利于化学平衡向生成氨的方向移动。
(2)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。
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。
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。
2．合成氨的适宜条件反应条件压强温度催化剂浓度1×107～1×108Pa700 K左右铁触媒(铁)使气态NH3变成液态NH3并及时从平衡混合物中分离出去，及时补充N2和H2在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化成SO3: 2SO2（g)＋O2（g) 2SO3(g)ΔH＝－198kJ·mol－1。
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》示范公开课教学PPT课件【化学鲁科版(新课标)】
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4.合成氨反应达到平衡时，NH3的体积分数与温度、压强的关系如图所示。根据此图 分析合成氨工业最有前途的研究方向是 A.提高分离技术 B.研制耐高压的合成塔
√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 由图可知：φ(NH3)随着温度的升高而显著下降，故要提高φ(NH3)必须降低温 度，但目前所用催化剂——铁触媒活性最好时的温度在700 K左右，故最有前途的研 究方向是研制低温催化剂。
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的转化率 D.加入催化剂可以缩短达到平衡的时间，是因为正反应速率增大，逆反应速率减小
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解析 达到平衡后，加入N2，平衡正向移动，达到新平衡后，NH3的浓度会增大， 而N2的浓度比原平衡的大；达到平衡后，升高温度，正、逆反应速率都增大，但平 衡逆向移动，不利于NH3的生成；达到平衡后，缩小容器体积既增大压强，正、逆反 应速率都增大，平衡正向移动，又有利于提高H2的转化率；加入催化剂，能同等程 度地增大正、逆反应速率，缩短反应达到平衡的时间。
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3.关于工业合成氨的叙述中，错误的是 A.在动力、设备、材料允许的情况下，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
解析 合成氨的反应为放热反应，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。
一、合成氨反应的限度与速率
【理解应用】
1.能使合成氨反应N2(g)＋3H2(g) ⇌ 2NH3(g) ΔH＝－92.2 kJ·mol－1进行限度增大 的方法是
A.升高温度
B.降低压强
第2章第4节化学反应条件的优化——工业合成氨
第2章第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．关于合成氨反应，N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)ΔH＜0，达到平稳后，以下分析正确的是()A．升高温度，对正反应的反应速率阻碍更大B．增大压强，对正反应的反应速率阻碍更大C．减小反应物浓度，对逆反应的反应速率阻碍更大D．加入催化剂，对逆反应的反应速率阻碍更大解析：A.升高温度正逆反应速率都增大，平稳向逆反应方向移动，说明温度对逆反应速率阻碍较大；B.增大压强，平稳正向移动，则压强对正反应速率阻碍较大；C.减小反应物浓度，逆反应速率不变；D.加入催化剂，对正逆反应速率阻碍相同。
答案：B2．关于合成氨的反应来说，使用催化剂和施以高压，下列叙述中正确的是()A．都能提高反应速率，都对化学平稳状态无阻碍B．都对化学平稳状态有阻碍，都不阻碍达到平稳状态所用的时刻C．都能缩短达到平稳状态所用的时刻，只有压强对化学平稳状态有阻碍D．催化剂能缩短反应达到平稳状态所用的时刻，而压强无此作用解析：对化学反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，催化剂和高压均能缩短达到平稳的时刻，但只有高压可使平稳向生成NH3的方向移动，催化剂不阻碍平稳。
答案：C3．接触法制硫酸工艺中，其要紧反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH<0，在450 ℃并有催化剂存在条件下建立平稳，为使该反应的反应速率增大，且平稳向正反应方向移动的是()A．及时分离出SO3气体B．选择高效的催化剂C．适当升高温度D．增大O2的浓度解析：增大O2浓度可加速反应的进行，并使平稳向正反应方向移动。
答案：D4．下表的实验数据是在不同温度和压强下，平稳混合物中NH3含量的变化情形。
达到平稳时混合物中NH3的含量为(体积分数)[入料V(N2)∶V(H2)＝1∶3]：0.1 10 20 30 60 100200 15.3 81.5 86.4 89.9 95.4 98.8300 2.2 52.0 64.2 71.0 84.2 92.6400 0.4 25.1 38.2 47.0 65.2 79.8500 0.1 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5600 0.05 4.5 9.1 13.8 23.1 31.4(1)比较200 ℃和300 ℃时的数据，可判定升高温度，平稳向_______ _方向移动，正反应方向为________(填“吸热”或“放热”)反应。
化学反应条件的优化+合成氨的优化++课件-2024学年高二上学期化学鲁科版(2019)选择性必修1
温度/℃
0.1MPa
平衡时SO2的转化率/%
0.5MPa
1MPa 5MPa
450
97.5
98.9
99.2
99.6
550
85.6
92.9
94.9
97.7
10MPa 99.7 98.3
1. 从理论上分析，为使二氧化硫尽可能多的转化为三氧化硫，应选择的 条件是 450℃ 10MPa
2. 在实际生产中，选定的温度为400-500℃，压强选择常压原因是
平衡分析
使NH3生产得快
速率分析
催化剂
无影响
使用
温度
低温
高温
压强
增大
增大
反应物的浓度
增大
增大
生成物的浓度
减小
减小
一起走进合成氨工厂
1. 催化剂怎么选择？
条件 Ea /kJ·mol-1 k(催)/k(无)
无催化剂
335
使用Fe催化剂 167
3.4×1012(700K)
使用铁触媒催化剂，在700K左 右活性最大
哈伯 博施 埃特尔
发明用氮气和氢气合成氨 开发合成氨采用的高压方法 发现哈伯法合成氨的机理
中国突破
中国科学院大连化学物理研究所的研究团队研制了 多种新型催化剂，并将合成氨的温度、压强分别降 到了350℃、1MPa
完成学案课后题
合成氨工业现状和发展前景的调查报告（可 小组合作分工）
谢 谢！
1.增压反应正 向进行
2.增压可以增 大反应速率
3.压强大，对设备要 求高，所需动力大
根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选 择压强，大致分为低、中、高压三种类型 （ 1×107 ~ 1×108Pa）
2020化学鲁教选修：条件的优化——工业合成氨含解析
解析 A.增加压强、对于反应前后气体的系数和变化的反应来说、会引起平衡的移动、但是B的状态不确定、所以移动方向无法判断、故A错误；B.加入一定量的B、若B是固体或液体、平衡不移动、故B错误；C.缩小容器的体积、对于固体物质来说、浓度不变、即缩小容器的体积、各物质的浓度不一定增加、故错误；D.升高温度、平衡一定向吸热方向移动、即正向移动、混合气体的平均摩尔质量等于质量和物质的量的比值、但是B的状态以及a、b、c不确定、所以混合气体的平均摩尔质量的变化不能确定、故D正确。
答案 D5.一定条件下、在可变容积的密闭容器中进行下列可逆反应：下列说法正确的是( )A.达到平衡时、抽出少量氯气、反应混合液颜色变深B.单位时间内生成n mol S2Cl2、同时生成2n mol SCl2时、反应达到平衡状态C.达平衡时、降低温度、混合液的颜色将变浅D.单位时间内有n mol Cl2被还原、同时氧化生成n mol Cl2时、平衡向正反应方向移动解析抽出Cl2、因容积可变、Cl2浓度不变平衡不移动、混合液颜色不变、A项错误；B项正确；降温、平衡正向移动、混合液颜色变深、C项错误；n mol Cl2被还原、同时氧化生成n mol Cl2即v正＝v逆、平衡不移动、D项错误。
答案 B6.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＋O22SO3的说法中正确的是( )A.只要选择适宜的条件、SO2和O2就能全部转化为SO3B.该反应达到平衡后、反应就完全停止了、即正、逆反应速率均为零C.在达到平衡的体系中、充入由18O原子组成的O2后、SO2中18O含量减少、SO3中18O含量增多D.在工业合成SO3时、要同时考虑反应速率和反应能达到的限度两方面的问题解析反应为可逆反应、SO2和O2不能全部转化为SO3、A错；达到平衡后反应不停止、正、逆反应速率相等、B错；达到平衡后充入由18O原子组成的O2、平衡向正方向移动、SO3中18O含量增多、因为反应可逆、SO2中18O含量也增多、C错、D正确。
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化学反应条件的优化——工业合成氨（讲义）一、知识点睛1.工业合成氨反应的限度（1）反应原理_________________________________已知298 K时，△H = -92.2 kJ·mol-1△S = -198.2 J·mol-1·K-1（2）反应方向的判断△H-T△S_____0，该反应在常温下_____自发进行。
（3）反应的限度分析①______温度、______压强，有利于化学平衡向生成氨的方向移动；②在一定温度、压强下，反应物N2、H2的体积比为1:3，反应达到化学平衡时，混合物中NH3的含量最高。
2.工业合成氨反应的速率（1）合成氨反应的速率与参加反应的物质的浓度的关系v = k c(N2) c1.5(H2) c-1(NH3)（2）反应的速率分析①增大_________的浓度，有利于提高反应速率；②将_________及时分离，有利于提高反应速率；③______温度，有利于提高反应速率；④使用合适的_______，有利于提高反应速率。
3.工业合成氨的适宜条件（1）合成氨条件选择的理论分析外界条件有利于提高反应速率有利于平衡正向移动综合分析浓度增大反应物浓度减小生成物浓度增大反应物浓度减小生成物浓度不断补充反应物，及时分离生成物催化剂加合适催化剂不需要加合适催化剂温度高温低温兼顾反应速率和化学平衡，考虑催化剂的活性压强高压高压在设备允许情况下，尽量采用高压（2）合成氨的实际条件①压强：低压1×107 Pa中压2×107 ~3×107 Pa高压8.5×107 ~1×108 Pa②温度：700 K左右③催化剂：铁④浓度：N2与H2的物质的量之比为1:2.84.工业合成氨的主要生产流程（1）造气原料气中的N2来自于空气。
原料气中的H2来自于含氢的天然气、煤和炼油产品。
以天然气为原料时，反应可简单表示为：CH4+H2O CO+3H2、CO+H2O CO+H2（2）净化消除造气过程中夹带的杂质，防止催化剂中毒。
（3）合成氨这部分包括NH3的分离，N2和H2的循环使用，利用反应产生的热预热合成气等。
5.工业生产中化学反应条件的优化需考虑的因素有：化学反应速率快、原料利用率高、催化剂活性高、现实设备允许。
二、精讲精练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正反应气体体积增大⑥正反应气体体积减小A．①③⑤B．②④⑥C．①③⑥D．④⑤⑥2.在合成氨时，可以提高H2转化率的措施是（）A．延长反应时间B．充入过量H2C．充入过量N2D．升高温度3.对于合成氨工业，只从提高原料转化率看，从下列条件中选择最适宜的组合是（）①高温②低温③低压④高压⑤催化剂⑥加氨⑦除氨A．②④⑤B．②④⑦C．①④⑤D．②③⑥4.从化学反应速率和化学平衡两个角度考虑，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．适宜温度、高压、催化剂D．高温、高压、催化剂5.工业上合成氨时一般采用700 K左右的温度，原因是（）①提高合成氨的速率②提高氢气的转化率③提高氨的产率④催化剂在700 K时活性最大A．只有①B．①②C．②③④D．①④6.工业合成氨反应中，使用催化剂和施以高压，下列叙述正确的是（）A．都能提高反应速率，都对平衡状态无影响B．都对平衡状态有影响，都不影响达到平衡状态所用时间C．都能缩短达到平衡状态所用的时间，只有加压对化学平衡状态有影响D．催化剂能缩短达到平衡状态所用时间，压强无此作用7.关于合成氨工业的下列说法正确的是（）A．合成氨工业的反应温度控制在400～500℃左右，因为该条件下氨的产率最高B．合成氨工业采用10～30 MPa，是因为该条件下催化剂的活性最好C．由于NH3易液化，N2、H2可循环使用，则总的来说氨的产率很高D．从合成塔出来的气体，其中氨气一般占15%，所以生产氨的工业效率都很低8.传统合成氨工业需要高温、高压和催化剂的反应条件。
近来美国化学家使用新型铁系催化剂，在常温下合成了氨气。
下列说法正确的是（）A．新型合成氨方法是吸热反应B．新型合成氨方法可简化生产设备C．新型催化剂提高了N2和H2的转化率D．两种方法中该反应的化学平衡常数相等9.根据合成氨的特点分析，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N2、H2合成氨的新途径10.合成氨厂所需H2可由焦炭与水反应制得：（1）C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) △H>0（2）CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H<0工业生产中，欲提高CO转化率，可采用的方法是（）①降低温度②增大压强③使用催化剂④增大CO浓度⑤增大水蒸气浓度A．①⑤B．②③C．②④⑤D．③⑤11.工业合成氨技术是对人类的巨大贡献之一。
下面是合成氨的简要流程示意图：（1）合成氨反应原料气N2的制备方法是_______________，其中N2、H2的体积比高于1:3的原因是________________________________________________________。
（2）原料气中往往含有H2S、CO、CO2等杂质，必须除去这些杂质的目的是_____________________________。
（3）上述流程示意图中的催化剂是____________。
（4）热交换器的作用是_______（填字母）。
a．提高N2的转化率b．充分利用能源，降低成本c．提高产物的产率（5）沿X路线进入压缩机的物质是_________________，循环的目的是_________________________________。
12.有平衡体系CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H<0，为增加甲醇（CH3OH）的年产量，应采取的正确措施是（）A．高温、高压B．适宜的温度、高压、催化剂C．低温、高压、催化剂D．高温、高压、催化剂13.在硫酸工业中，通过下列反应使SO2转化为SO3：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H<0。
已知制备SO3过程中使用的催化剂是V2O5。
下表为不同温度和压强下SO2的转化率，试回答下列问题：1×105 Pa 1×106 Pa 5×106 Pa 1×107 Pa 450℃97.5% 99.2% 99.6% 99.7%550℃85.6% 94.9% 97.7% 98.3% （1）实际生产中，选定400～500℃作为操作温度，是由于______________________________。
（2）实际生产中采用的压强为常压，原因是_____________ ___________________________________________________________________________________________。
（3）根据化学原理综合分析，为了使SO2尽可能转化为SO3，可控制的条件是_______________________。
（4）在生产中常用过量的空气是为了__________________ _____________________________________________。
14.金属钾和金属钠的金属性相近，且钾比钠略强。
当利用金属钾和钠盐共融制金属钠时，发现钾和钠的共融体难以分离。
如调整温度到一定程度，则可利用金属钠和氯化钾反应制取金属钾。
物质K Na KCl NaCl熔点/℃63.65 97.5 770 801沸点/℃774 882.9 1500（升华）1413 （1）钠能制取钾的原因是_________________________。
（2）该反应制取钾的温度是_______。
A．97.8℃～770℃B．770℃～774℃C．774℃～882.9℃D．1413℃～1500℃（3）在制取钾的过程中，为了提高原料的转化率可以采取的措施是_____________________________________。
【参考答案】一、知识点睛1.（1）N2(g)+3H2(g)2NH3(g)（2）<0 能（3）①降低增大2.（2）①N2或H2②NH3③升高④催化剂二、精讲精练1. C2. C3. B4. C5. D6. C7. C8. B9. C10.A11.（1）分离液态空气法适当提高N2的比例，加快合成氨反应的进行（2）防止催化剂中毒（3）铁（4）b（5）N2、H2提高原料气的利用率12.B13.（1）在此温度下，催化剂活性最高（2）在常压下，SO2的转化率（97.5%）已经很高，若再加压，平衡正向移动效果不明显，且对设备要求高，成本高（3）450℃、常压、催化剂（4）增大O2的浓度，提高成本较高的SO2的转化率14.（1）产物钾为气体（2）C（3）及时分离出产物钾。