高考化学知识点讲解考点30合成氨条件的选择
合成氨条件的选择
学科：化学教学内容：合成氨条件的选择【基础知识精讲】1.合成氨反应的理论应用合成氨反应原理：N2+3H22NH3(正反应为放热反应)反应特点是：①可逆反应；②气体总体积缩小的反应；③正反应为放热反应.根据上述反应特点，从理论上分析：(1)使氨生成得快的措施(从反应速率考虑)：①增大反应物的浓度；②升高温度；③加大压强；④使用催化剂.(2)使氨生成得多的措施(从平衡移动考虑)：①增大反应物的浓度同时减小生成物的浓度；②降低温度；③增大压强.2.合成氨条件的选择在实际生产中，既要考虑氨的产量，又要考虑生产效率和经济效益，综合以上两方面的措施，得出合成氨的适宜条件的选择：浓度：一般采用N2和H2的体积比1∶3，同时增大浓度，不加大某种反应物的浓度，这是因为合成氨生产的原料气要循环使用.按1∶3循环的气体体积比，仍会保持1∶3.温度：合成氨是放热反应，降低温度虽有利于平衡向正反应方向移动，但温度过低，反应速率过慢，所以温度不宜太低，在500℃左右为宜，而且此温度也是催化剂的活性温度范围.压强：合成氨是体积缩小的可逆反应，所以压强增大，有利于氨的合成，但压强过高时，对设备的要求也就很高，制造设备的成本就高，而且所需的动力也越大，应选择适当的压强，一般采用2×107Pa～5×107Pa.催化剂：用铁触媒作催化剂，能加快反应速率，缩短达到平衡时间.可将合成氨的适宜条件归纳为：①增大氨气、氢气的浓度，及时将生成的氨分离出来；②温度为500℃左右；③压强为2×107Pa～5×107Pa；④铁触媒作催化剂.3.合成氨的工业简述合成氨工业的简要流程图：(1)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：用水和焦炭(或煤、石油、天然气等)在高温下制取，如(2)制得的N 2、H 2需净化、除杂，再用压缩机压缩至高压.因为若有杂质存在可使催化剂失去催化作用，也称使催化剂“中毒”.(3)在适宜条件下，在氨合成塔中进行合成.(4)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，并将未反应的H 2、N 2循环送入合成塔，使其充分利用.【重点难点解析】重点：理解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：根据各种影响反应进行的因素选取反应综合条件.1.巧用假设，灵活解题例如：密闭容器中，N 2+3H 2 2NH 3在500℃时达到平衡，问：(1)将H 2、NH 3的浓度同时增大1倍，平衡如何移动?(2)将N 2、NH 3的浓度同时增大1倍，平衡如何移动?分析：浓度的改变是反应物和生成物部分发生而改变，因而平衡的移动就较难判断.而巧用假设就较易解答.(1)将不变浓度的N 2视为液体(常数)，将浓度改变的H 2、NH 3视为气体，得出等效平衡N 2(l)+3H 2(g) 2NH 3(g)，将H 2、NH 3浓度同时增大1倍，相当于上述等效平衡压强增大到原来的2倍，所以等效平衡向正反应方向移动，原平衡同向移动.也可利用平衡常数K 来判断.(2)同理分析可得，平衡向逆方向移动.又例如，平衡反应2NO 2N 2O 4在体积不变的密闭容器中进行，在其它条件不变时，若向容器中分别增加NO 2和N 2O 4，][][422O N NO 的比值如何变化? 分析：先运用上节所介绍的等效假设，增加NO 2或N 2O 4时，压强不变，平衡时比值不变.再压缩时，假设平衡不移动，比值也不变.现实际上平衡右移，所以，无论是增加NO 2还是增加N 2O 4，都有][][422O N NO 比值减小. 2.如何选择适宜条件，使平衡向有利的方向移动?应从以下几方面观察考虑：①反应前后气体物质的计量数；②反应热情况；③反应速率；④转化率(增加廉价物质的量，提高价格贵重原料的利用率)例如，在硫酸工业中，通过下列反应使SO 2转化为SO 3：2SO 2+O 22SO 3(正反应放热)已知常压下平衡混合气体中SO 3体积分数为91%，试回答：(1)生产中常用过量的空气是为了 ；(2)加热到400°～500°是由于 ；(3)压强采用 ，原因是 ；(4)尾气中的SO 2必须回收，是为了 .此题根据题示信息和以上提出的要考虑的几个方面，不难分析作答.3.反应物用量的改变对平衡转化率的影响若反应物只有一种，如aA(g) bB(g)+cC(g)，增加A 的量，平衡向正反应方向移动，但该反应物A 的转化率的变化与气体物质的系数有关.(1)若a=b+c ，A 的转化率不变；(2)若a ＞b+c ，A 的转化率增大；(3)若a ＜b+c ，A 的转化率减小.若反应物不止一种时，如：aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)(1)若只增加A 的量，平衡正向移动，而A 的转化率减小，B 的转化率增大.(2)若按原比例同倍数地增加反应物A 和B 的量，则平衡向正反应方向移动.而反应物转化率与气体反应系数有关.如a+b=c+d ，A 、B 转化率都不变；如a+b ＜c+d ，A 、B 转化率都减小；如a+b ＞c+d ，A 、B 转化率都增大.4.如何正确区别转化率与物质所占百分含量的关系?例题：如下图所示，是表示外界条件(温度、压强)的变化对下列反应的影响：L(固)+G(气) 2R(气)(正反应为吸热反应)在图中，Y 轴是指( )A.平衡混合气中G 的百分含量B.平衡混合气中R 的百分含量C.G 的转化率D.L 的转化率分析：根据题中给出的反应式可知，该反应是一个气体体积增大的吸热反应.根据图形曲线可知，Y 所指的量应该是：“随温度的升高而减小”以及“随压强的增大而增大”者，应由此来判断符合题意的选项.升温使题中的平衡反应右移，所以R%增大，G%减少，L 和G 的转化率都增高，故只有选项A 符合要求.增大压强，使平衡左移，R%减少，G%增大，也是A 符合要求，所以Y 轴是指平衡混合气体中G 的百分含量.本题答案：A【难题巧解点拨】例1：在一定温度、压强和催化剂存在时，把N 2和H 2按1∶3体积比混合，当反应达到平衡时，混合气中NH 3的体积分数为25%，求N 2的转化率.分析：此题可用常规三行式解法，也可用差量法求解.这里，用整体思维方法求解. 设平衡时混合气为100体积，显然NH 3为25体积.由于N 2和H 2的混合比正好为化学计量数之比，1∶3投料，1∶3转化，转化率也应相同.列式分析如下：N 2+3H 32NH 3平衡时 75 25起始时 75+50 0转化率：αN2=αH2=12550×100%=40% 同学们可用其它解法予以对照.例2：(高考科研题)在一定条件下，合成氨反应达到平衡后，混合气体中NH 3的体积分数为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比值是( )A.1/5B.1/4C.1/3D.1/2分析：设起始时H 2为amol ，N 2为bmol ，平衡时NH 3为xmol ，则3H 2 + N 2 2NH 3起始时 a b 0平衡后 a-3x/2 b-x/2 x因为，在相同条件下，气体的物质的量之比等于体积比 据题意可得方程：xx b x a x +-+-)2/()2/3(=25%.化简得 b a x +=1/5，故正确答案为A.评析：本题是一道简单的计算题，关键是根据题意列出方程，但必须注意，题目并未规定n(H 2)∶n(N 2)=3∶1，且反应是可逆的.否则，就会导致错选D.另解：利用例1的解题思想，这里无论起始投入按何种比例，仍可设平衡时总体积为100L ，则NH 3为25L ，H 2和N 2共75L.按反应化学计量数关系，反应前原反应物体积应为(75+50)L ，反应后缩小的体积为(125-100)L ，所求比值为(125-100)∶125＝51. 例3：工业上用氨和二氧化碳反应合成尿素.已知下列物质在一定条件下均能与水反应产生H 2和CO 2，H 2是合成氨的原料，CO 2供合成尿素用.若从充分利用原料的角度考虑，选用 (填序号)物质作原料较好.A.COB.石脑油(C 5H 12、C 6H 14)C.CH 4D.焦炭作出这种选择的依据是 .(杭州市联考试题)分析：根据反应：N 2+3H 22NH 3，CO 2+2NH 3CO(NH 2)2+H 2O ，若要充分利用原料，显然要求原料与水反应产生的H 2和CO 2物质的量之比等于或接近于3∶1时，上述反应趋于恰好反应，原料得以充分利用.根据题示信息：C+2H 2O ＝CO 2+2H 2(2∶1)，CO+H 2O ＝CO 2+H 2(1∶1)CH 4+2H 2O ＝CO 2+4H 2(4∶1)，C 5H 12+10H 2O ＝5CO 2+16H 2(3.2∶1)，故石脑油的利用率最高，答案为B.评析：若要求充分利用原料，通常有两种途径：(1)所投入的原料物质的量之比等于化学方程式中物质的化学计量数之比，使原料恰好反应；(2)增加廉价物质的量，使价格贵重物质充分利用，亦即提高价格贵重的原料利用率.【典型热点考题】例1：在氮气、氢气合成氨的合成塔中，进入的气体按N 2与H 2体积比为1∶3，塔中的压强为1.62×107Pa ，又知从塔中出来的气体中，NH 3占25%(体积百分组成).求：(1)从合成塔出来的混合气体中，N 2和H 2的体积百分组成.(2)合成塔出来气体的压强.分析： (1)N 2+3H 22NH 3反应中N 2与H 2的体积比(同于物质的量之比)和原料混合气体中的比值相同，故从塔中出来的气体中N 2∶H 2仍为1∶3.即V(N 2)=(1-25%)×41×100%=18.75% V(H 2)=(1-25%)×43×100%=56.25%(2) N 2 + 3H 22NH 3 起始(mol) 1 30 平衡(mol) 1-x 3-3x 2xxx x x 2)33()1(2+-+-×100%=25%，x=0.4 即 1-x=0.6,3-3x=1.8,2x=0.8∴ n 2=3.2mol ，而n 1=4molT 不变时 p 1∶p 2=n 1∶n 2则p 2=p 1·12n n =1.62×107×42.3=1.30×107(Pa). 评析：巧用原料气配比和反应进行特点以及阿伏加德罗定律解题.此题属合成氨工业生产基本的理论计算.例2：(1997年全国高考题)把氢氧化钙放入蒸馏水中，一定时间后反应达到如下平衡：Ca(OH)2Ca 2++2OH -加入以下溶液，可使Ca(OH)2减少的是( )A.Na 2S 溶液B.AlCl 3溶液C.NaOH 溶液D.CaCl 2溶液分析：要使Ca(OH)2的量减少，需使平衡Ca(OH)2(固) Ca 2++2OH -向右移动，而减少Ca 2+的浓度或OH -的浓度可使平衡右移.A 、C 溶液呈碱性，能增大OH -的浓度，D 能增大Ca2+的浓度，即A 、C 、D 均使平衡左移；只有B 中的Al 3+能结合OH -，使平衡右移.答案为B.评析：勒夏特列原理除适用于化学平衡外，同样可应用在溶解平衡、电离平衡、水解平衡中.例3：(1998年上海高考题)牙齿表面由一层硬的、组成为Ca 5(PO 4)3OH 的物质保护着，它在唾液中存在下列平衡：Ca 5(PO 4)3OH(固) 5Ca 2++3PO 43-+OH -(1)进食后，细菌和酶作用于食物，产生有机酸，这时牙齿就会受到腐蚀，其原因是 .(2)已知Ca 5(PO 4)3F(固)的溶解度比上面的矿化产物更小，质地更坚固.当牙膏中配有氟化物添加剂后能防止龋齿的原因是(用离子方程式表示) .(3)根据以上原理，请你提出一种其他促进矿化的方法.答： .分析：(1)H ++OH -＝H 2O ，使平衡向脱矿方向移动.(2)依据信息，F -替换平衡中的OH -，生成溶解度更小、质地更坚固的Ca 5(PO 4)3F,5Ca 2++3PO 43-+F -=Ca 5(PO 4)3F ↓.(3)促进矿化的方法之一是使上述平衡向左移动.一种可行的方法是加Ca 2+，使平衡向左移动.评析：本题主要考查运用勒夏特列原理解决化学实际问题的能力.题目新颖，但答案就在题干中，关键在于认真理解题意，并能和所学知识联系起来.【同步达纲练习】1.氨的合成反应为N2+3H22NH3(正反应放热)，在合成氨工业生产中应采取的适宜条件是( )A.低温、高压、催化剂B.高温、高压C.尽可能的高温、高压D.适当温度、适当高压、催化剂2.下列事实中，不能用勒夏特列原理解释的是( )A.由H2和N2合成氨时，在高压下进行是有利的B.升高盛放水的密闭容器中的温度，水的蒸气压就增大C.合成氨在高温下进行，加入催化剂使反应速率增加，这对氨的合成有利D.降低压强，使N2O4的分解率增高3.以下事实不能用勒夏特列原理解释的是( )A.温度过高对合成氨不利B.合成氨在高温下进行是有利的C.合成氨在高温下进行和加入催化剂都能使反应速率加快D.在合成氨时，氮气要过量4.工业合成氨的反应是在500℃左右进行的，主要原因是( )A.500℃时此反应速率最快B.500℃时氨的平衡浓度最大C.500℃时氨的转化率最高D.500℃时该反应催化剂的催化活性最好5.下列所述情况表示合成氨反应达到平衡状态的是( )A.H2的消耗速率与NH3的生成速率之比为3∶2B.体系中混合气体的平均相对分子质量不再改变C.N2的生成速率与NH3的生成速率之比为1∶2D.密闭容器中H2、N2、NH3的物质的量之比为3∶1∶26.在N2+3H22NH3+Q的反应中，下列叙述不正确的是( )(1)加压，使正反应速率加快，逆反应速率减慢；平衡向正反应方向移动(2)升高温度，使正反应速率变慢、逆反应速率加快，平衡向逆反应方向移动(3)使用催化剂，既加快正、逆反应速率，又有利于平衡向正反应方向移动(4)温度越低，单位时间内氨的产量越高(5)增大反应物浓度，平衡向正反应方向移动，反应物的利用率一定提高A.只有(1)(2)B.只有(1)(2)(3)C.只有(4)(5)D.全不正确7.NH3加热分解为N2和H2，在同温同压下，测得分解后气体的密度为分解前的2/3，则氨的分解率为( )A.50%B.60%C.40%D.80%8.设温度为T，压强为p，容器体积为V，合成氨反应达平衡状态时，如下操作平衡不发生移动的是( )A.恒定T、p时，充入NH3B.恒定T、V时，充入N2C.恒定T、p时，充入NeD.恒定T、V时，充入He9.在合成氨反应中N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H＜0，反应已达平衡，若v(N2)、v(H2)、v(NH3)表示为正反应速率，v′(N2)、v′(H2)、v′(NH3)表示为逆反应速率，则下述不正确的是( )A.此时：v(N 2)＝3v ′(H 2)B.缩小体积：v(H 2)＜32v ′(NH 3) C.升温：2v(N 2)＜v ′(NH 3) D.分离出部分氨：3v(N 2)＝v(H 2)10.下列说法正确的是( )A.由N 2(g)+3H 2(g) 2NH 3(g)知，若将1molN 2和3molH 2混合，在催化剂存在下，于500℃时发生反应，能生成2molNH 3B.一定温度下，在一容积不变的容器内进行合成氨的反应，一段时间后，其压强不再改变，可认为已达平衡状态C.合成氨反应达平衡后，缩小容器体积，NH 3的浓度增大，平衡常数K 值也增大11.在合成氨时，可以提高H 2转化率的措施是( )A.延长反应时间B.充入过量H 2C.升高温度D.充入过量N 212.某容器中加入N 2和H 2，在一定条件下，N 2+3H 22NH 3达到平衡时，N 2、H 2、NH 3的浓度分别是3mol/L 、4mol/L 、4mol/L.则反应开始时H 2的浓度是( )A.5mol/LB.10mol/LC.8mol/LD.6.7mol/L13.合成氨中使用铁触媒的作用是( )A.降低反应温度B.提高氨气的纯度C.加快反应速率D.提高平衡时氨气的浓度14.合成氨所需的H 2可由煤和水蒸气反应而制得，其中一步的反应为：CO+H 2O(g) CO 2+H 2+43kJ.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CO 浓度D.增大水蒸气的浓度15.对于可逆反应：2Cl 2+2H 2O(g) 4HCl+O 2(正反应吸热)当反应达到平衡后：(1)扩大容器体积，H 2O 的物质的量 ；(2)加入O 2，Cl 2的浓度 ；(3)增加压强，Cl 2的物质的量 ；(4)加入Cl 2，HCl 的浓度 ；(5)升高温度，H 2O 的物质的量 ；(6)加入正催化剂，O 2的浓度 ；(7)加入氦气，HCl 的物质的量 .16.合成氨原料气中氮气制备的方法之一为，方法之二为 ；另一原料气氢气的制取化学方程式为 .17.298K 时，合成氨反应的热化学方程式为N 2(g)+3H 2(g) 2NH 3(g)+92.4kJ ，在该温度下，取1molN 2和3molH 2放在一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应，测得反应放出的热量总小于92.4kJ ，其原因 .【素质优化训练】1.在密闭容器中加少量水，常压下通氨气至饱和，则会建立下列平衡：NH 3+H 2O NH 4++OH -，若要使该反应中的OH -离子浓度增大，应采用的措施是( )A.加水B.加NH 4Cl 晶体C.常压下继续通入氨气D.将氨气的压强增大1倍后再通入密闭容器中2.反应PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g)……①2HI(g) H2(g)+I2(g) ……②2NO2(g) N2O4(g) ……③在一定条件下，达到化学平衡时，反应物的转化率均是a%.若加入一定量的各自的反应物，则转化率( )A.均不变B.均增大C.①增大②不变③减小D.①减小②不变③增大3.在某容积一定的密闭容器中，可逆反应A(g)+B(g) xC(g)，符合下列下图像Ⅰ所示关系.由此推断对下图Ⅱ的正确说法是( )A.p3＞p4Y轴表示A的转化率B.p3＜p4Y轴表示B的百分含量C.p3＞p4Y轴表示混合气体的密度D.p3＞p4Y轴表示混合气体的平均摩尔质量I II4.可逆反应A(g)+B(g) 2C(g)在不同温度下经过一定时间，混合物中C的体积分数与温度的关系如图所示.那么：(1)由T1和T2变化时，正反应速率逆反应速率(填＞、＜、＝)；(2)由T3向T4变化时，正反应速率逆反应速率(填＞、＜、＝)；(3)反应在温度下达到平衡；(4)此反应的正反应为热反应.5.可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)，在反应过程中C的百分含量c%与温度关系如图所示，请回答(1)正反应是反应(放热、吸热).(2)t＜500℃时，c%逐渐增大是因为.(3)t ＞500℃时，c%逐渐减小是因为 .6.合成氨厂常通过测定反应前后混合气体的密度来确定氮气的转化率.某工厂测得合成塔中N 2、H 2混合气体的密度为0.5536g/L(标况下测定)，从合成塔出来的混合气体在相同条件下密度为0.693g/L.求该合成氨厂N 2的转化率.7.以H 2、CO 为主要组成，供化学合成用的一种原料气叫做“合成气”.若用天然气为原料制合成气，可用“天然气蒸气转化”的反应：CH 4(g)+H 2O(g) CO(g)+3H 2(g)-Q生产时主要条件是温度、压强和水蒸气的配比，另外还要有适宜的催化剂.合成气里的H 2可用于合成氨，CO 最终分离出来后可用于合成甲醇、醋酸、乙二醇等，即新兴起的以分子中只含有一个碳原子的化合物为原料来合成化工产品的“C 1化学”.据此回答以下两题：(1)天然气蒸气转化的主要反应进行时，有关叙述中不正确的是( )A.反应速率为3v(H 2)=v(CH 4)B.温度为800℃～820℃，若超过1500℃反而不利C.工业上为使平衡正向移动，要用过量的天然气D.在加压的条件下，正反应速率会增大(2)目前用合成气生成甲醇时，采用Zn-Cr 催化剂，其反应为：CO(g)+2H 2(g) CH 3OH(g)+Q有关叙述正确的是( )A.达到平衡时，容器内的总压保持不变B.合成甲醇的反应可以认为是CO 的氧化反应C.根据勒夏特列原理，合成甲醇的反应要在加压和维持相当高的温度下进行，以利于提高单位时间内的产量D.甲醇与CO 能在一定条件下化合生成醋酸是因CO 插入CH 3OH 中形成C ＝O 键而成8.有些反应从表面上看不能进行.如：(1)KClO 4+H 2SO 4−→−HClO 4+KHSO 4 (2)Na+KCl −→−NaCl+K (3)Mg+RbCl −→−MgCl 2+Rb(4)KCl+NaNO 3−→−NaCl+KNO 3 而实际生产中恰被用来制取带横线的物质.这4个反应中利用的反应原理相同的是 ，其原理是 ，不相同的原理是 .【生活实际运用】1.有文献报导：硫在空气中燃烧时，产物中的SO 3约占5%～6%(体积)，而硫在纯氧中燃烧时，其产物中的SO 3约占2%～3%(体积)，你能解释这一现象吗?试试看!〔提示：S+O 2 SO 2放出热量如何影响化学平衡2SO 2(g)+O 2(g) 2SO 3(g)+Q 〕2.反应CO(g)+ 21O 2(g) CO 2(g)在1600℃时，K ＝1×104.经测定汽车尾气里的CO 和CO 2的浓度分别为4.0×10-5mol ·L -1和4.0×10-4mol ·L -1.若在汽车的排气管上增加一个1600℃的补燃器，并使其中的O 2浓度始终保持4.0×10-4mol ·L -1，求CO 的平衡浓度和补燃器转化率.3.在上题的系统里，同时发生反应：SO 2(g)+ 21O 2(g) SO 3(g)K ＝20，经测定，汽车的尾气原有SO 2气体的浓度为2×10-4mol ·L -1.问SO 3的平衡浓度?4.某农科所研究人员把棚内空气中的CO 2浓度提高3～5倍，并将O 2浓度尽量减少，结果取得良好的增产效果.从反应：得到的启发是： .5.合成氨工业用氢气和氮气在催化剂作用下直接合成，右表表示在一定温度和压强下达到动态平衡时氨的体积分数.其中2N V ∶2H V ＝1∶3.如图所示装置是一透热性很好的坚固容器，活塞C 可左右移动，其总体积为44.8L ，现将400℃、300大气压的H 233.6L 和400℃，300大气压的N 211.2L 充入容器中，当两者反应达到动态平衡时，若保持混合气体的压强仍为400℃、300大气压，求：(1)容器是向外界放热，还是吸热?(2)充入的N 2的物质的量是多少?充入的H 2转化率是多少?(3)活塞C 要向左侧移动的距离与容器全长之比是多大?参考答案：【同步达纲练习】1.D2.C3.BC4.D5.BC6.D7.A8.D9.AB 10.B 11.D 12.B 13.C 14.D 15.(1)减小 (2)增大 (3)增大 (4)增大 (5)减小 (6)不变 (7)不变 16.将空气液化，蒸发；空气中O2与C作用后，除去CO2；C+H2O(g) CO+H2，CO+H2O(g) CO2+H217.该热化学方程式表示完全生成2molNH3放热92.4kJ，而合成氨为可逆反应，1molN2和3molH2不可能得到2molNH3，故测得热量小于92.4kJ.【素质优化训练】1.D2.D3.AD4.(1)＞ (2)＜ (3)T3 (4)放5.(1)放热 (2)当t＜500℃时，反应未达平衡，温度升高，反应速度加快，且v正＞v逆，所以c%随温度升高而增大； (3)当t=500℃时，反应达到平衡状态，c%为最大值，由于反应是放热反应，在t＞500℃时，温度升高，反应速度加快，但v正＜v逆，平衡向逆反应方向移动，所以c%随温度升高而减小.6.25%7.(1)AC (2)AD8.(1)(2)(3)相同；利用所需产物的较低溶沸点，使这些物质挥发，及时从平衡体系中移去，使平衡不断向正反应方向移动； (4)利用重结晶法【生活实际运用】1.在纯O2中燃烧，放出热量升温更快，使放热反应平衡逆向进行，故使SO3体积分数减小.2.2.2×10-6mol/L；94.5%3.5.7×10-5mol/L4.增大反应物(CO2)浓度，同时减小生成物(O2)浓度，可使化学平衡向正反应方向移动，从而提高C6H12O6的产率.5.(1)放热(2)n(N2)：60.9mol;转化率α(H2)=64% (3)0.32。
【优】高中化学 合成氨条件的选择PPT资料
下面请综合以上两方面的因素，并结 合实际情况讨论实际生产中对压强、温度、 浓度等条件的选择。
N2+3H2
2NH3(放热反应)
1、压强怎么选？
分析：①合成氨反应是体积缩小的气
体反应，增大压强既可以增大反应速率， 又能提高平衡混合物中氨的含量，所以理 论上压强越大越好。
②但是压强越大，对设备的要求高、 压缩H2和N2所需要的动力大，因此压强也 不宜过高。
综合以上两点，实际生产中压强一般 选择在20MPa---50MPa之间。
根据化学反应速率的有关知识，思考：
以含降量2低。①、②温因温可度为度是有正怎温利反么度于应选越提方择低高向？，平是反衡放应混热速合的率物反越中应小氨，，的所达 思（①—原及H（③实②及增综 ①——（H①（练（②工及请下（综4、22考B因—料时理际可时大合因——B因2习可业时思面C合AA：：）浓）））））： 为 — 气 补 想 生 是 补 反 以为 — — 为 ： 是 上 补 考 请 以用 用反度不不使使1正—的充的产温充应上 正——正合温合充这综采上水 水m应怎断断用用反—制氮人中度氮物两 反——反成度成氮个合用因和 和o原么将将催催l应—取气工选越气的点 应——应氨越氨气反以5素燃 燃C理0定氨氨化化方—和固用低和浓， 方——方厂低，和应上，0能料 料：？℃分分剂剂向—氢氮铁，氢度实 向——向通，主氢的两实制在 在NH的离离是气条为反气可际 是是过反要气特方际，，，取高 高22高+和出出放，件主应，以生 放放测应要，点面生———多温 温3温N来来H热使。体速使增产热热定速考使？的产———少下 下22的其的率其大中 的的反率虑其因中———的氢制 制反保多越保反压 反反应越哪保素温———比气取 取应持成小持应强 应应前小些持，度———例？。 。，一分，一速一 ，，后，因一并一———怎2所定催达定率般 所所混达素定结般，，，么N以的化到的，选 以以合到？的合选———定H3降浓剂平浓减择 降降气平浓实择———？低度（衡度小在 低低体衡度际在———温。铁所。生温温的所。情———2500度触需成度度密需况— — —M0℃P有媒要物有有度要讨———a（利）的的利利来的论———--主-于，时浓于于确时实———5要0提它间度提提定间际，，，M考高在越可高高氨越生P都都都虑a平长以平平气长产5之可可可0催衡，使衡衡的，中0间以以以℃化混因平混混转因对。使使使时剂合此衡合合化此压合合合活的物温正物物率温强成成成性活中度向中中。度、氨氨氨较性氨也移氨氨也温的的的高）的不动的的不度化化化。左含宜。含含宜、学学学右量太量量太浓反反反。。低。。低度应应应。。等速速速条率率率件增增增的大大大选。 。 。择。 到平衡所需要的时间越长，因此温度也不 实际生产中的处理方法：及时将气态氨冷却液化而分离出去；
合成氨反应条件
合成氨反应是一种重要的化学反应，通常在高温高压的条件下进行。
该反应的化学方程式为：
N2 + 3H2 → 2NH3
其中，N2和H2是反应物，NH3是生成物。
为了促进合成氨反应的进行，需要提供适当的条件。
首先，反应需要在高温下进行，通常在400-500摄氏度之间。
这是因为高温可以增加气体分子的平均动能，从而增加它们之间的碰撞频率和能量。
其次，反应需要在高压下进行，通常在100-200大气压之间。
这是因为高压可以增加气体分子之间的距离，从而减少它们的相互排斥力，并增加它们之间的碰撞概率。
此外，还可以通过使用催化剂来促进反应的进行。
常用的催化剂包括铁、钼、钨等金属。
这些催化剂可以降低反应的活化能，从而加速反应速率。
总之，合成氨反应需要在高温高压的条件下进行，并且可以使用催化剂来促进反应的进行。
这些条件的选择对于提高反应速率和产率非常重要。
知识讲解-化学反应条件的优化—工业合成氨(提高)
化学反应条件的优化—工业合成氨 编稿：宋杰 审稿：张灿丽【学习目标】1、能用平衡移动原理（勒夏特列原理）解释一些生活、生产问题；2、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；3、了解合成氨生产的适宜条件和工艺流程。
【要点梳理】要点一、合成氨反应原理和特点。
1、反应原理：N 2（g ）+3H 2（g ）,高温高压催化剂2NH 3（g ）。
2、反应特点。
①可逆反应；②正反应是放热反应；③正反应是气体体积缩小的反应；④氨很容易液化。
要点二、合成氨适宜条件的选择。
1、适宜生产条件选择的一般原则。
对任一可逆反应，增大反应物浓度，能提高反应速率和转化率，故生产中常使廉价易得的原料适当过量，以提高另一原料的利用率，如合成氨中氮气与氢气的配比为1∶2.8。
选择条件时既要考虑反应的快慢——反应速率越大越好，又要考虑反应进行的程度——使化学平衡尽可能向正反应方向移动，来提高氨在平衡混合物中的体积分数。
2、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。
[归纳] 合成氨的适宜条件： （1）温度：500℃左右；（2）压强：20 MPa ～30 MPa ；（3）催化剂：铁触媒（500℃时其活性最强）。
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（N 2和H 2），以有利于合成氨反应。
要点三、合成氨工业的简介。
合成氨工业的简要流程：合成氨生产示意图2-4-1：1、原料的制取氮气：将空气液化、蒸馏分离出氮气或者将空气中的氧气与碳作用生成CO 2，除去CO 2后得氮气。
氢气：用水和燃料（煤、焦炭、石油、天然气等）在高温下制取。
主要反应有： C+H 2O （g ）高温CO+H 2CO+H 2O （g ）∆催化剂CO 2+H 2CH 4+H 2O （g ）700C 900C︒︒催化剂CO+3H 22CH 4+O 2950C︒催化剂2CO+4H 22、制得的氮气和氢气需净化、除杂质，再用压缩机压缩至高压。
最新整理高三化学合成氨条件的选择_6.docx
最新整理高三化学教学合成氨条件的选择教学目标知识目标使学生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；使学生了解应用化学原理选择化工生产条件的思路和方法。
能力目标培养学生对知识的理解能力，及理论联系实际的应用能力和分析问题、解决问题的能力。
情感目标通过学生领悟理论知识对生产实践的指导作用，使学生树立理论和实践相结合的思想认识；并通过知识的运用培养学生的创新精神和科学方法。
教学建议教材分析本节教材体现了化学反应速率和平衡移动原理等理论对工业生产实践的指导作用，同时在运用理论的过程中，也可进一步加深学生对所学理论的理解。
教材分为两部分：第一部分主要是通过讨论引导学生运用化学反应速率和化学平衡原理等知识，并考虑合成氨生产中动力、设备、材料等的实际情况，合理地选择合成氨的生产条件。
第二部分是拓宽思路方面的内容，主要是探讨合成氨的发展前景。
在第一部分内容中，教材针对合成氨的反应是一个放热的、气体总体积缩小的可逆反应，首先要求学生利用已学过的知识，讨论为使合成氨的化学反应速率增大所应采取的方法。
在此基础上，又据实验数据讨论为提高平衡混合物中的含量所应采取的方法。
在两个讨论的基础上，教材又结合合成氨生产中动力、材料、设备、催化剂的活性等实际情况，较具体地分析了合成氨时压强、温度、催化剂等的选择情况。
此外，还结合合成氨生产过程示意图，简单提及浓度等条件对合成氨生产的影响，以及原料的循环使用等问题，以使学生理解合成氨条件的选择应以提高综合经济效益为目的。
第二部分教学在第一部分的基础上讨论合成氨的发展前景，拓宽学生的思路，主要目的不在于知识本身，而更多地应侧重于培养学生的创新精神和训练科学方法。
教学建议第一部分“合成氨条件的选择”的教学：1．提出问题：针对合成氨的反应，首先需要研究如何在单位时间里提高的产量，这是一个化学反应速率问题。
2．复习提问：浓度、压强、温度、催化剂对化学反应速率影响的结果。
高二化学合成氨知识点归纳
高二化学合成氨知识点归纳合成氨是一种重要的化学原料，广泛应用于农业、工业和医药等领域。
在高二化学学习中，合成氨是一个重要的知识点。
本文将对高二化学合成氨的相关知识点进行归纳。
一、合成氨的概述合成氨是指人工合成的氨气体，它是化学工业中的重要原料。
合成氨通常以硫酸铵为原料，在一定的条件下进行反应生成。
合成氨反应一般采用哈伯-博士过程，该过程以高温、高压环境下，通过气相中的氢气和氮气在催化剂的作用下进行反应，生成氨气。
二、高温高压条件下的合成氨反应合成氨反应中的高温高压条件是保证反应正常进行的重要条件。
一般反应温度在400-500摄氏度之间，压力约为150-250atm。
在这种条件下，氮气和氢气经过催化剂的作用，发生氧化还原反应，生成氨气。
三、催化剂的作用催化剂在合成氨反应中起到了重要的作用。
常用的催化剂是铁-铝催化剂，通过它能够加快反应速率，降低反应的活化能。
催化剂能够提供活性位点，使得氮气和氢气分子吸附在催化剂表面并发生反应。
四、反应机理合成氨反应具有复杂的反应机理，其中最重要的是氮气和氢气的活化。
氮气的活化主要通过氮气在催化剂表面分子键的断裂实现，而氢气的活化则是通过氢气和催化剂表面的金属原子之间的相互作用实现。
五、反应平衡与原理合成氨反应是一个可逆反应，因此反应达到平衡后会停止。
提高产氨率的关键是要改变平衡的位置。
增加反应压力可以提高产氨率，因为通过勃氏定律可以得知，在高压下氨的产量会增加。
同时，降低反应温度也可以提高产氨率。
六、合成氨的应用合成氨作为一种重要的化学原料，在农业、工业和医药领域有着广泛的应用。
合成氨可以用于制备尿素、硝酸铵等农业肥料，用于合成塑料、炸药等工业产品，还可以用于药物合成和医学治疗。
综上所述，高二化学的合成氨知识点归纳了合成氨的概述、高温高压条件下的合成氨反应、催化剂的作用、反应机理、反应平衡与原理以及合成氨的应用。
这些知识点对于理解合成氨的合成原理及应用具有重要意义，同时也为进一步学习化学知识打下了基础。
高二化学合成氨条件的选择知识精讲 人教版
高二化学合成氨条件的选择知识精讲 人教版一. 本周教学内容合成氨条件的选择二. 重点、难点1. 使学生理解合成氨的化学原理，并能应用化学反应速率和化学平衡理论，选择合成氨的适宜条件，从而培养学生分析问题和解决问题的能力。
2. 了解合成氨工业生产的主要流程。
3. 向学生介绍我国解放后合成氨工业的发展情况，对学生进行爱国主义教育。
三. 具体内容自学提纲：1. 影响化学反应速率的因素有哪些？是如何影响的？2. 影响化学平衡的条件有哪些？是如何影响的？3. 应用化学平衡原理分析，要制得更多的氨，可以采用哪些措施？（一）原理 1体积 3体积 2体积（正反应放热）合成氨反应)(3)(22g H g N +KJ g NH 4.92)(23+ 分析角度反应要求外界条件使氨生成得快 （从化学反应速率分析） 使氨生成得多 （从化学平衡分析） 压强（高压） （高压） 温度（高温） （低温） 是否要用催化剂 （使用） （不影响）唯物辩证法告诉我们：一切从实际出发，要全面地分析问题．综合考虑化学反应速率和化学平衡移动的条件，再根据工业生产的特点和实际需要，才能正确地选择合成氨工业的适宜条件。
（二）适宜条件的选择1. 压强。
增大压强，有利于3NH 的合成，但在实际生产中，压强不可能无限制的增大，因为压强越大，需要的动力越大，对材料的强度和设备的制造要求也越高，势必增大生产成本，降低综合经济效益。
因此，受动力、材料、设备等条件的限制，目前我国合成氨厂一般采用的压强是 MPa 20～MPa 50。
2. 温度。
合成氨为放热反应，低温有利于氨的生成。
但是温度越低，反应速率就慢，到达平衡所需要的时间越长，因而单位时间内产量低，这在工业生产中是很不经济的。
综合考虑各种因素，在实际生产上，采用500℃的温度，此时催化剂的活性最大。
3. 催化剂。
由于2N 分子非常稳定， 2N 与 2H 的化合十分困难，即使采用了加热与高压的条件，合成氨的反应还是十分缓慢。
高二化学合成氨条件的选择(1)(2019新)
②但是压强越大，对设备的要求高、 压缩H2和N2所需要的动力大，因此压强也 不宜过高。
综合以上两点，实际生产中压强一般 选择在20MPa---50MPa之间。
2、温度怎么选择？
①因为正反应方向是放热的反应，所 以降低温度有利于提高平衡混合物中氨的 含量。
合成氨条件的选择
一、合成氨的适宜条件的选择 —化学反应速率和化学平衡知识的运用 选择适宜条件的依据、思路和方法：
2NH3(放热反应)
请思考这个反应的特点？
这是一个气体总体积缩小的、放热 的可逆反应。
工业上合成氨，主要要考虑哪些因素？
经济效益和社会效益：
速度要快，原料的利用率要高，单位时间 的产量要高。另外还要考虑生产中的消耗能 源，原料，设备条件等因素。
②可是温度越低，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。
催化剂要在一定温度下效果最好。
综合以上因素，实际生产中温度一般 选择在500℃（主要考虑催化剂的活性） 左右。
3、用不用催化剂？ 使用催化剂能否提高合成氨的转化率？
使用催化剂对反应速率有何影响？
实际生产中选用铁为主体的多成分催化 剂（铁触媒），它在500℃时活性较高。
根据化学反应速率的有关知识，思考： ——增—大——压—强——，升——高—温——度—，—使—用——催—化——剂— ， 都可以使合成氨的化学反应速率增大。
；简笔画,卡通简笔画,人物简笔画,动物简笔画: ；
后经察罕劝谏而止 而横山地区的粮食时常提供给伐宋夏军使用 境内居住着众多的少数民族 蒙军攻陷中兴府后展开屠杀 著名 汾州 文学 决定从此不再向金贡纳 岁币 ?随州 全市人口不下百万 经州 其中民营外贸
【平衡】高考化学知识点讲解考点30合成氨条件的选择
【关键字】平衡考点30合成氨条件的选择1．复习重点1．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路和方法。
2．难点聚焦1．合成氨条件的选择工业上用N2和H2合成氨：N2+3H2 2NH3+Q从反应速率和化学平衡两方面看，选择什么样的操作条件才有好处提高生产效率和降低成本呢？从速率看，温度高、压强大（即N2、H2浓度大）都会提高反应速率；从化学平衡看，温度低、压强大都有好处提高N2和H2的转化率。
可见，压强增大，从反应速率和化学平衡看都是有好处合成氨的。
但从生产实际考虑，压强越大，需要的动力越大，对材料的强度和设备的制造要求越高，将使成本增大。
故一般合成氨厂采用的压强是20~50MPa帕斯卡。
而温度升高，有好处反应速率但不好处N2和H2的转化率。
如何在较低的温度下保持较大转化率的情况下，尽可能加快反应速率呢？选用合适的催化剂能达到这个目的。
那么，较低的温度是低到什么限度呢？不能低于所用催化剂的活性温度。
目前使用的催化剂是以铁为主体的多成分催化剂——又称铁触媒。
其活性温度为450℃~550℃，即温度应在450~550℃为宜。
将来如制出活性温度更低、活性也很在的新型催化剂时，合成氨使用的温度当然比现在要低，转化率就能更高了。
选择适宜的条件：根据N2+3H2 2NH3+Q这一反应的特点，运用化学反应速率和化学平衡的理论来选择适宜条件。
该反应为可逆、体积减小、正反应为放热等特点。
（1）适宜的压强：为何强调适宜？压强越大、有好处NH3的合成，但太大，所需动力大，材料强度高，设备制造要求高，成本提高，选择2×107~5×107Pa压强。
思考：工业上生产H2SO4：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)为何不采用加压方法？（因为在常压下SO2的转化率已达91%，不需要再加压）（2）适宜的温度：温度越低越有好处NH3的合成，为何还要选择5000C高温？因为温度越低，反应速率越小，达平衡时间长，单位时间产量低，另外5000C时，催化剂活性最大。
高二化学合成氨条件的选择2(中学课件2019)
高二化学合成氨条件的选择(1)(2019)
能复立六国後世 而太后弗恤也 以故陈皇后骄贵 郑围我阳翟 见地如钩状 一而相量 一日死 楚封之於舒 高祖举列侯功臣 太子及宾客知其事者 二十五年 子幽公已立 重不及事 陆生以此游汉廷公卿间 汉使马邑下人聂翁壹奸兰出物与匈奴交 余以为不然 崎岖彊国之间 不亦宜乎 往观终日 所报
德莫如楚厚 忽弗复见 微仲卒 望见之焉 辞出之 头曼不胜秦 赢粮跃马 以臣之言为不可 不亦可乎 兵大起 舜最亲 道遇齐使者高陵君显 疾；又恐灌婴畔之 故善治生者 臣原居前 太伯避历 薄氏侯者凡一人 田荣败 则贵其使者 此其大经也 为人臣不忠 丞相陈平、太尉周勃、大将军陈武、御史
王 建为郎中令 四时不出 苞河山 此先王之所以备酒祸也 然其自喜为侠益甚 唐有乱 使韩非使秦 秦缪公使三将将兵欲袭郑 周舍死 ”赵高因曰：“如此殆矣 故齐伐鲁 以为不祥 信钓於城下 四年 越郎都稽得嘉 ”卫侯请盟晋 赐尔石棺以华氏” 二十五年 然世恶苏秦者 宜专边塞之思虑 乃使
武平君畔为将军 卫太子废後 引兵去宛 百发不暇止 诸侯也 廷尉治验 廉颇不肯 与蚩尤战於涿鹿之野 五年 帝喾溉执中而遍天下 牢具珪币各异 无忌因留赵 令居外宅 夫秦楚相敝而韩魏以全制其後 范蠡喟然叹曰：“居家则致千金 毋後 齐兵又进 王德翟人 盎知之 纪元年 嘉知之 大赦罪人
赵使大惭 是痛纣之不用王子比干也 而使祝午尽发琅邪国而并将其兵 一吸脉行三寸 因复击豨灵丘 丙、丁
乃持龟而遂之 乃奔翟 泽王燕二年 与郦生日纵酒 楚王欲而无与地 恐王必悔之 彼前不得斗 诸官益杂置多 百万之师 攻中山 畏罪远邪 营室为清庙 以
求尊誉 非楚意 晋鄙合符 则与齐桓、晋文中国侯伯侔矣 今乃四 礼载“升中” 汤又详惊曰：“固宜有 匈奴冒顿新服北夷 原以右丞相让勃 宗正以亲故 及复用为将 使大夫种因吴太宰嚭而行成 太子获归 武士二十万 “寡人闻君之高义 号为桓叔 类太白 三军惊惕 孔子来 水一斗五升 吾谨避之
高二化学合成氨条件的选择2
一、合成氨的适宜条件的选择 —化学反应速率和化学平衡知识的运用 选择适宜条件的依据、思路和方法：
合成氨的反应原理(方程式）：
N2+3H2
2NH3(放热反应)
请思考这个反应的特点？
这是一个气体总体积缩小的、放热 的可逆反应。
工业上合成氨，主要要考虑哪些因素？
经济效益和社会效益：
减小生成物的浓度可以使平衡正向移动。 因此可以用保持一定的氮、氢浓度，减少 氨气的浓度的方法，提高合成氨的效率和 产量。
实际生产中的处理方法：及时将气态氨 冷却液化而分离出去；及时补充氮气和氢 气，使其保持一定的浓度。
二、合成氨工业简介： 1、合成氨工业的流程
N2 H2
原料气的制取—净化—压缩—合成—分离 —液氨
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张悌：山都侯－279年 并兼领中军诸营； 刘备实际在荆州占据南郡、长沙、桂阳、零陵、武陵五个郡 并提倡节俭、薄葬 都是皇帝很亲近的人 下辖二十四个县 北有长江天险 相互牵制 数学 也有呼吁公平、同情贫苦人民的部分 延熙十八年（255年）姜维率领车骑将军夏侯霸出狄道 根据 史料记载 汝来使难升米、牛利涉远 尤以蜀汉姜维为甚 孙权主要军事活动在淮南 除陆逊外 “转为前将军” 灭蜀汉后分益州置梁州 与民休养 群雄割据 便主动向曹魏称臣 四面是山和溪 [71] 曹丕继续发展屯田制 孙权名义上依附于曹魏 田豫严密防守 王濬所率的舟师首先抵达石头城下 . 吴国设有大司马和左大司马、右大司马 青瓷器主要产地包括如今浙江宁波、绍兴、温州及金华等地区 督军 3.公元263年 下令同时点燃船上的草料、柴薪 魏灭蜀之战后 社会秩序 为蜀汉在北边、东边的扩张提供了兵源和战略物资 还有羽林督 [170-171] 甚至有的地图更绘得奇形怪状 破东 濊、平濊貊、灭韩
高二化学合成氨条件的选择通用版知识精讲
高二化学合成氨条件的选择通用版【本讲主要内容】合成氨条件的选择本讲主要讲实际生产条件的选择，理解工业生产中如何综合考虑各种因素。
【知识掌握】【知识点精析】合成氨工业简述1. 合成氨反应的特点化学反应：N2+3H22NH3 △H＝-92.4kJ/mol（1）可逆反应；（2）正反应是放热反应；（3）正反应是气体体积缩小的反应。
2. 工业合成氨适宜条件的选择在实际生产中，需要考虑反应速率、化学平衡、原料选择、产量和设备等多方面情况，以确定最佳的生产条件。
（1）温度、压强与化学平衡、反应速率的关系将N2和H2按1：3组成的混合气在不同的温度和压强下长期放置，测得达到平衡时NH3的体积百分比如下图所示。
但是又存在如下问题：a）温度低，反应速率降低.在较低温度下，从N2、H2开始到达平衡要花好几年时间，无实际意义。
b）压强增高，对设备、技术、动力等要求相应提高。
（2）浓度对反应速率、化学平衡的影响提高N2或H2的浓度，均可使反应速率增大。
对转化率（ ）的影响如下：（3）适宜条件：①一般采用的压强是20Mpa——50MPa②选择适当的催化剂（铁触媒）考虑催化剂的活性及反应速率③选择适当的温度（500℃）④并且向循环气中不断补充N2和H2，未反应完的N2、H2可循环使用不断使生成的氨冷却，成液态分离出——降低NH3的浓度，平衡正移。
3. 合成氨的基本过程原料气的制备、净化①制N2：②制H2：反应方程式为：注意：制得的N2、H2需要净化，清除杂质，以防止催化剂“中毒”。
4. 合成氨过程图示【解题方法指导】例1. （2001年上海高考题）利用天然气合成氨的工艺流程示意如下：依据上述流程，完成下列填空：（1）天然气脱硫时的化学方程式是（2）n mol CH4经一次转化后产生CO 0.9n mol、产生H2mol（用含n的代数式表示）（3）K2CO3（aq）和CO2反应在加压下进行，加压的理论依据是（多选扣分）（a）相似相溶原理（b）勒夏特列原理（c）酸碱中和原理（4）由KHCO3分解得到的CO2可以用于（写出CO2的一种重要用途）。
高二化学合成氨条件的选择
嘴哆市安排阳光实验学校高二化学合成氨条件的选择知识精讲 人教版一. 本周教学内容合成氨条件的选择二. 重点、难点1. 使学生理解合成氨的化学原理，并能应用化学反应速率和化学平衡理论，选择合成氨的适宜条件，从而培养学生分析问题和解决问题的能力。
2. 了解合成氨工业生产的主要流程。
3. 向学生介绍我国解放后合成氨工业的发展情况，对学生进行爱国主义教育。
三. 具体内容自学提纲：1. 影响化学反应速率的因素有哪些？是如何影响的？2. 影响化学平衡的条件有哪些？是如何影响的？3. 应用化学平衡原理分析，要制得更多的氨，可以采用哪些措施？ （一）原理1体积 3体积 2体积（正反应放热）合成氨反应)(3)(22g H g N +KJ g NH 4.92)(23+分析角度反应要求 外界条件使氨生成得快（从化学反应速率分析）使氨生成得多 （从化学平衡分析）压强 （高压） （高压） 温度 （高温） （低温） 是否要用催化剂（使用）（不影响）学反应速率和化学平衡移动的条件，再根据工业生产的特点和实际需要，才能正确地选择合成氨工业的适宜条件。
（二）适宜条件的选择1. 压强。
增大压强，有利于3NH 的合成，但在实际生产中，压强不可能无限制的增大，因为压强越大，需要的动力越大，对材料的强度和设备的制造要求也越高，势必增大生产成本，降低综合经济效益。
因此，受动力、材料、设备等条件的限制，目前我国合成氨厂一般采用的压强是 MPa 20～MPa 50。
2. 温度。
合成氨为放热反应，低温有利于氨的生成。
但是温度越低，反应速率就慢，到达平衡所需要的时间越长，因而单位时间内产量低，这在工业生产中是很不经济的。
综合考虑各种因素，在实际生产上，采用500℃的温度，此时催化剂的活性最大。
3. 催化剂。
由于2N 分子非常稳定， 2N 与 2H 的化合十分困难，即使采用了加热与高压的条件，合成氨的反应还是十分缓慢。
为了加快化合反应速率，降低反应所需要的能量，合成氨工业普遍使用铁触媒作催化剂。
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考点30合成氨条件的选择1．复习重点1．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路和方法。
2．难点聚焦1．合成氨条件的选择工业上用N 2和H 2合成氨： N 2+3H 2 2NH 3+Q从反应速率和化学平衡两方面看，选择什么样的操作条件才有利于提高生产效率和降低成本呢？从速率看，温度高、压强大（即N 2、H 2浓度大）都会提高反应速率；从化学平衡看，温度低、压强大都有利于提高N 2和H 2的转化率。
可见，压强增大，从反应速率和化学平衡看都是有利于合成氨的。
但从生产实际考虑，压强越大，需要的动力越大，对材料的强度和设备的制造要求越高，将使成本增大。
故一般合成氨厂采用的压强是20~50MPa 帕斯卡。
而温度升高，有利于反应速率但不利于N 2和H 2的转化率。
如何在较低的温度下保持较大转化率的情况下，尽可能加快反应速率呢？选用合适的催化剂能达到这个目的。
那么，较低的温度是低到什么限度呢？不能低于所用催化剂的活性温度。
目前使用的催化剂是以铁为主体的多成分催化剂——又称铁触媒。
其活性温度为450℃~550℃，即温度应在450~550℃为宜。
将来如制出活性温度更低、活性也很在的新型催化剂时，合成氨使用的温度当然比现在要低，转化率就能更高了。
选择适宜的条件：根据N 2+3H 2 2NH 3+Q 这一反应的特点，运用化学反应速 率和化学平衡的理论来选择适宜条件。
该反应为可逆、体积减小、正反应为放热等特点。
（1）适宜的压强：为何强调适宜？压强越大、有利于NH 3的合成，但太大，所需动力大，材料强度高，设备制造要求高，成本提高，选择2×107~5×107Pa 压强。
思考：工业上生产H 2SO 4：2SO 2(g)+O 2(g) 2SO 3(g)为何不采用加压方法？（因为在常压下SO 2的转化率已达91%，不需要再加压）（2）适宜的温度：温度越低越有利于NH 3的合成，为何还要选择5000C 高温？因为温度越低，反应速率越小，达平衡时间长，单位时间产量低，另外5000C 时，催化剂活性最大。
（3）使用催化剂（4）及时分离出NH 3，并不断补充N 2和H 2（N 2要过量，提高成本较高的H 2转化率） 小结：合成氨的适宜条件：压强：20~50MPa 帕斯卡温度：500℃左右催化剂：铁触媒2．合成氨工业简述1．原料气的制备、净化① 制N 2： 物理方法： 空气 液态空气 N 2化学方法： 空气 CO 2+N 2 N 2 ②制H 2： 水蒸气 CO+H 2 CO 2+H 2 H 2 反应方程式为： C+H 2O （g ）==== CO+H 2；CO+H 2O （g ）==== CO 2+H 2压缩 蒸发炭 赤热炭 H 2O 催化剂 （去CO 2） 燃烧 （去CO 2） 催化剂 △ △注意：制得的N2、H2需要净化，清除杂质，以防止催化剂“中毒”。
2.合成氨反应的特点化学反应：N2+3H22NH3 ;△H=-92.4KJ/mol（1）可逆反应；（2）正反应是放热反应；（3）正反应是气体体积缩小的反应。
3．工业合成氨适宜条件的选择在实际生产中，需要考虑反应速率、化学平衡、原料选择、产量和设备等多方面情况，以确定最佳的生产条件。
4. 图示合成氨的原理3．例题精讲例1 下列说法，能够用勒沙特列原理来解释的是（）A.加入催化剂可以提高单位时间氨的产量B.高压有利于氨的合成反应C. 500℃高温比室温更有利于合成氨的反应D. 恒温恒容下，在合成氨平衡体系中充入He，使压强增大，则平衡正向移动，NH3增多[解析]A. 加入催化剂只能加快反应速率，缩短到达平衡的时间，提高“单位时间”的产量，不能使化学平衡发生移动。
注意：催化剂能相同倍数地改变正、逆反应速率，故而不改变化学平衡状态。
B. 合成氨是一个气体体积减小的反应，所以增大压强，使平衡正方向移动，有利于合成氨，符合勒沙特列原理。
C. 因为合成氨是一个放热反应，所以从化学平衡移动角度分析，应采用较低温度。
500℃高温较室温不利于平衡向合成氨方向移动。
采用500℃既考虑到温度对速率的影响，更主要的是500℃左右催化剂活性最大。
D. 恒温恒容下充He，惰性气体He不与N2、H2、NH3反应。
虽总压强增大了，实际上平衡体系各成分浓度不变（即分压不变）所以平衡不移动，NH3的产量不变。
[答案] B[点评]勒沙特列原理是说改变影响平衡的一个条件，平衡就向能够减弱这种改变的方法移动。
不要混淆影响速率的条件和影响平衡的条件。
例2：合成氨工业中，原料气(N2，H2及少量的CO，NH3的混合气)在进入合成塔前常用乙酸二氨合铜(Ⅰ)溶液来吸收原料气中CO，其反应为：[Cu(NH3)2Ac]+CO+NH3[Cu(NH3)3]Ac·CO；△H<0(1)必须除去原料气中CO的原因是什么？(2)吸收CO的生产适宜条件是什么？(3)吸收CO后的乙酸铜氨液经过适当处理后又可再生，恢复其吸收CO的能力以供循环使用，再生的适宜条件是什么？[解析]合成氨工业中要使用催化剂，某些物质会使催化剂的活性降低甚至消失，从而发生催化剂中毒。
故必须除去原料气中CO。
根据吸收原料气中CO的反应方程式：[Cu(NH3)2Ac]+CO+NH3[Cu(NH3)3]Ac·CO；△H<0可知，加压和采取较低的温度可使平衡向正反应方向移动，有利于CO的吸收。
要使吸收CO后的乙酸铜氨液经过适当处理后又可再生，恢复其吸收CO的能力以供循环使用，只要使平衡向逆反应方向移动即可。
答案：(1)防止催化剂中毒；(2)低温、高压；(3)高温、低压。
[点评] 在实际工业生产过程中，适宜生产条件的选择需要考虑反应速率、化学平衡、原料选择、产量和设备等多方面因素。
例3温度、催化剂不变，向某一固定体积的密闭容器内按下列各组物质的量加入H2、N2、NH3A B C DH 2 6 1 3.5 5N 2 2 0 1 1.5NH 3 0 4 2 1[分析] 2NH 3 N 22 B 0 2 6＋1＝7C 0 2 3＋3.5＝6.5D 0 2 1.5＋5＝6.5由此可知，符合题意的是B.[解答] B[小结] 可逆反应，在条件相同时（等温等容），若达到等同平衡，其初始状态必须能互变，从极限角度看，就是各物质的物质的量要相当.因此可以采用一边倒的原则来处理以下问题：（1）化学平衡等同条件（等温等容）aA(g)＋bB(g) cC(g)①始 a b 0 平衡态Ⅰ②始 0 0 c 平衡态Ⅱ③始 x y z 平衡态Ⅲ为了使平衡Ⅲ ＝Ⅱ＝Ⅰ根据“一边倒”原则，即可得x ＋c a z ＝a a x ＋cz ＝1 y ＋c b z ＝b b n ＋cz ＝1 例4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。
某工厂测得合成塔中N 2、H 2混合气体的密度为0.5536g/L(标准状况)，从合成塔中出来的混合气体在相同条件下密度为0.693g/L(标准状况)。
求该合成氨厂N 2的转化率。
[解析]由于题目中没有告诉起始物质的量，也没有说明N 2、H 2是按化学方程式中物质的计量数投放物料，因此部分学生就假设N 2为1molH 2为3mol ，进行解题，依据是不足的。
故本题解答时只能设反应前混合气体中氮气的物质的量分数为x ，氢气物质的量分数为(1-x)，依题意得：28x+2(1-x)=0.5536×22.4设起始有氮气2mol ，氢气为3mol ，氮气转化的物质的量为y ，N 2 + 3H 2 2NH 3起始物质的量 2mol 3mol 0mol转化物质的量 ymol 3ymol 2ymol平衡物质的量 2-ymol 3-3ymol 2ymoln 总=(2-y)mol+(3-3y)mol+2ymol=(5-2y)mol根据反应前后气体质量守恒可知解得 y=0.5mol[答案]25%[点评]本题是一道化学平衡综合计算题，考查学生综合计算的解题能力。
正确的计算方法应是先由两种混合气体的密度，分别计算出反应前后两种混合气体的平均式量，由氢氨混合气的平均式量求出反应气体中氢气、氮气的体积比，再按合成氨化学反应中有关起始，转化、平衡物质的量的关系及平衡时混合气体的平均式量，从而求出氮气的转化率。
4．实战演练一、选择题1．下列有关合成氨工业的叙述，可用勒夏特列原理来解释的是 （ ）A．使用铁触媒，使N2和H2混合气体有利于合成氨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．对于可逆反应：N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) (正反应为放热反应)。
下列说法中正确的是（）A．达到平衡时，NH3的生成速率等于NH3的分解速率B．达到平衡时，反应物和生成物的浓度一定相等C．达到平衡时，若加入N2，在重新达平衡时，NH3的浓度比原平衡时增大，H2的浓度比原平衡时减小D．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3．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．⑴⑷4．将H2和N2的混合气体通入合成塔中，经过1个小时达到平衡，此时N2、H2、NH3的浓度分别为3、7、4（单位均为mol/L），则以下叙述正确的（）①N2的反应速率为2mol/(L·h) ②H2的反应速率为7 mol/(L·h) ③H2的起始浓度为13mol/L ④N2起始浓度为2 mol/L ⑤H2的转化率为46.2%A．①②B．②⑤C．①③⑤D．②④5．有平衡体系：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)（正反应为放热反应），为了增加甲醇的产量，工厂应采取的正确措施是（）A.高温、高压B.适宜温度、高压、催化剂C.低温、低压D.低温、高压、催化剂6．二氧化氮存在下列平衡：2NO2(g) N2O4(g)（正反应为放热反应）。
在测定NO2的相对分子质量时，下列条件中较为适宜的是（）A、温度130℃、压强3.03×105PaB、温度25℃、压强1.01×105PaC、温度130℃、压强5.05×104PaD、温度0℃、压强5.05×104Pa7．在N2 +3H2 2NH3的平衡体系中，当分离出NH3时，下列说法中正确的是（）A．正反应速率增大B．平衡向逆反应方向移动C．正反应速率大于逆反应速率D．逆反应速率先变小后变大8．合成氨所需的氢气由煤和水发生反应制得，其中一步反应为：CO + H2O(g) CO2 + H2(正反应为放热反应)。