《第二册第二章第4节合成氨条件的选择》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第二册第二章第4节合成氨条件的选择（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课程信息年 级高二学 科化学版 本人教版内容标题合成氨条件的选择编稿老师王岭本讲教育信息】. 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（一）原理N2 + 3H2 2皿1 体积 3 体积 2 体积（正反应放热）合成氨反应N (g) + 3H (g) 一 2NH (g) + 92.4KJ2230:_分析角度 反应要求 外界条件7、使氨生成得快（
2、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 NH 的合成，但在实际生产中，压强不可能无限制的增大，3 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20MPa50MPa。2.
3、 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，反应速率越慢，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500C的温度，此时催化剂的活性最大。3催化剂。由于N分子非常稳定，N与H的化合十分困难，即使采用了加热与高压2 2 2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。合成氨的化学反应原理可以用以下化学方程式表示：Fes 500龙N2 + 3H2 r 2NH320SOMPa（三）综合分析：1增加N与H的体积比，并不断分离出NH，同时补充N和H
4、的浓度。2 2 3 2 22增大压强为设备钢板能承受的程度，一般为20MPa50MPa。3. 由于催化剂活性的需要应掌握在500C。【典型例题】例1在某容积一定的密闭容器中，可逆反应：A（g） + B（gxC（g），符合下列图象（I）所示关系。由此推断对图象（II）的正确说法是（）A. p p，Y轴表示A的转化率34B. P P，Y轴表示B的百分含量34C. P P，Y轴表示混合气体的密度34D. P P，Y轴表示混合气体的平均相对分子质量解析：依图（I）中，确定P,看T2曲线，先拐说明先达到平衡，由此可知T T ；1 2 1 2同样确定T,看P】、P2曲线，由先拐先平，可知P P ；再观察曲
5、线与纵坐标关系，可知1 2 2 1当Tfc%（，则平衡向左移动，正反应为放热反应，Pfc%f，则平衡向右移动，x c(O ),32323则 A 、B 、D 错误。 答案：C例3在容积不同的密闭容器内，分别充入同量的N和H，在不同温度下，任其发生反22应：N + 3H2NH，并分别在t秒时测定其中NH的体积百分含量，如图。2233(1) A、B、C、D、E五点中，尚未达到化学平衡状态的点 。(2) 此可逆反应的正反应是(反应)(填“放热”或“吸热”)。(3) A、C段的曲线是增函数，C、E段曲线是减函数，试从反应速率和化学平衡的角度说明理由：。解析：首先弄懂此图的涵义，从0C是平衡前，由于正反应
6、是放热反应，随反应进行, NH % f，T升高，从C-E是平衡时，T升高，平衡向一移动，NH %下降。33答案：( 1 ) A、 B；( 2)放热；(3)C点生成NH %最高，是平衡点，在AC段平衡前,CE段升高温度，NH %33含量减少，正向放热，升温平衡逆向移动。例4合成氨所用的H2可由煤与水反应制得，其中有一步反应为CO(g) + H O(g) = CO (g) + H (g) + Q，欲提高CO转化率可采用的方法有：降2 2 2低温度；增加压强；使用催化剂；增大CO的浓度；增大水蒸气的浓度；其中 正确的组合是( )A. B. C. D. 只有解析：该反应是一个气体总体积不变的放热反应，
7、欲提高CO的转化率，可设法使化学 平衡向正反应方向移动，显然降低温度可以满足这一要求，增加水蒸气的浓度，平衡向正反 应方向转动，CO的转化率也可以增大；但若增加CO的浓度，平衡虽然向右移动，但CO 的总量增大，其转化率反而减小，增大压强的使用催化剂的操作只能加快反应速率，缩短达 平衡的时间，而与平衡时CO的转化率无关。答案：B例 5 下列事实不能用勒沙特列原理解释的是()A. 加入催化剂有利于合成氨的反应B. 高压有利于合成氨的反应C. 500C有利于合成氨的反应D. 将混合气体中的氨气液化有利于合成氨反应答案：AC解析：合成氨的反应是一个气体体积缩小的放热反应，加压能使平衡向生成氨的方向移
8、动，升温不利于生成氨，但能使催化剂活性大，提高反应速率；将氨液化降低氨气浓度，平 衡向生成氨气方向移动；催化剂只能提高反应速率，缩短达到平衡的时间。例 6 在一定条件下，合成氨反应到达平衡状态，此时，再进行如下操作，平衡不发生移动 的是( )A. 恒温、恒压时，充入 NH3B. 恒温、恒容时，充入 N2C. 恒温、恒压时，充入 HeD. 恒温、恒容时，充入 He解析：在一定温度下，向平衡混合气体中加入不参与反应的气体，若体积未改变，则对 平衡无影响；若体积增大，则对平衡有影响，其影响情况与不加入该气体而增大体积时对平 衡的影响情况相同。同时改变影响平衡的两个条件时，为使平衡移动情况变得有规律可
9、循，一般需要设计另 外一条到达同一平衡状态的途径，即先只改变其中一个条件，再改变另一个条件。该题需应用平衡移动原理对题给选项逐项分析。A项，充入NH3会改变NH3的浓度， 对平衡有影响；为保持恒压，须增大体积，对平衡也有影响。为便于判断平衡移动的方向， 可这样设想：先在恒温、恒容下充入nh3，这时由于nh3的浓度增大，平衡会向nh3分解 的方向移动；再在恒温下增大体积(即减小压强)，使压强与原平衡相等，这时平衡也会向NH3分解的方向移动所以，在恒温、恒压下充入nh3，会使平衡向NH3分解的方向移动。 B项，在恒温、恒容下充入N2，会使N2的浓度增大、从而使平衡向生成NH3的方向移动。 C项，H
10、e不参与化学反应，但在恒温、恒压下充入He，必须引起体积增大，这如同减小平 衡混合气体的压强，平衡会向NH3分解的方向移动。D项，在恒温、恒容下充入He，由于 平衡混合物中任一组分的浓度均未改变，所以平衡不移动。应选Do答案：D【模拟试题】（答题时间：40 分钟）一. 选择题（每小题有一个或两个选项符合题意）1. 在N2+3H/2NH3 （正反应为放热）的平衡体系中，保持温度不变，充入氩气，使容器体积和压强均增大一倍，此时平衡将（）A. 不移动B. 向正反应方向移动C. 向逆反应方向移动D. 不能确定是否移动2. 工业上合成氨时一般采用500C左右的温度，其原因是（） 适当提高氨的合成速率，提
11、高h2的转化率，提咼氨的产率，催化剂在500C时活性最大A. B. C. D. 3. 在合成氨工业中，实现下列目的变化过程中与平衡移动无关的是（ ）A. 为增加NH3的日产量，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，采用500C左右的高温D. 为增加NH3的日产量而采用2X 1075 X 107Pa的压强4. 在带有活塞的密闭容器中压入5molH2和5molN2，在某温度下经反应生成2mol NH3， 若此时容器的压强不变，则容器体积是反应前的（ ）A. 2倍 B. 1.5倍C. 0.8倍D. 0.5倍5. 合成氨所需的氢气由煤与水发生反应制得，其
12、中一步反应为：CO+H2O匸三CO2+H2（正反应为放热），要使CO转化率提高，可采用下列措施中的（）A.增大水蒸气的浓度B.增大CO的浓度C. 降低温度D. 增大压强6. 将含1mol NH3的密闭容器a加热，部分NH3分解，并达到平衡，此时NH3的体积分数是X%。若在该容器中加入2mol NH3后密封，加热到相同温度，使反应达到平衡时，设 此时NH3的体积分数为y%,则X和y的正确关系是（）A. xyB. xVyC. x= yD. xy7. 在一定条件下，可逆反应x （气）+3y （气）2z （气）达到平衡时，有37.5%的y转化为z,有25%的x转化为z。则起始时，充入容器中的x和y的物
13、质的量之比为（）A. 1:3B. 3:1C. 3:2D. 1:28. 在固定容积的密闭容器中，氮与氢合成氨的反应达到了平衡，此时容器中含有 0.1molN2、0.3mol H2和0.1mol NH3,若维持原来的条件，向该容器中再同时加入0.1mol N2、0.3mol H2和 0.1mol NH3，贝9（）A. 正、逆反应速率同时增大，化学平衡不移动B. 正、逆反应速率同时增大，混合气体中 NH3 的体积分数增大C. 正、逆反应速率同时增大，化学平衡向逆反应方向移动D. 正、逆反应速率不变，化学平衡不移动9. 下面是合成氨的简要流程示意图：沿 X 路线回去的物质是( )A. N2 和 H2B
14、.催化剂 C. NH3D. H210. 工业上用以合成氨的原料气氢气，来源之一是取自石油气，如用丙烷在一定条件下与水反应：C3H8+H2O-CO2+H2，按此原理lmol丙烷最多可制氨气约为()A. 4mol B. 10mol C. 2.7molD. 6.6mol二. 填空题11. 工业上合成氨的反应为N2 (气)+3H2 (气)2NH3 (气)反应放热92.4kJ。(1) 使用铁触媒作催化剂是为了。(2) 通常采用2X107Pa5X107Pa的压强，原因是。(3) 选择500C左右的温度进行反应，是由于。(4) 将生成的氨及时从混合气中分离出来，原因是。12. 在标准状况下，将67.2L氮气和44.8L氢气混合，在一定条件下使之反应合成氨气， 反应达到平衡时，测得反应后的混合气体中氨的体积分数为30。(1) 平衡时反应混合物在标准状况下的总体积是。(2)
