一. 教學(xué)內(nèi)容合成氨條件的選擇
二. 重點(diǎn)、難點(diǎn)
1. 使理解合成氨的原理，并能應(yīng)用反應(yīng)速率和平衡理論，選擇合成氨的適宜條件，從而培養(yǎng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的。
2. 了解合成氨工業(yè)生產(chǎn)的主要流程。
3. 向?qū)W生介紹我國(guó)解放后合成氨工業(yè)的發(fā)展情況，對(duì)學(xué)生進(jìn)行愛(ài)國(guó)主義。
三. 具體內(nèi)容
（一）原理
合成氨反應(yīng)
分析角度
反應(yīng)要求
外界條件
使氨生成得快
（從化學(xué)反應(yīng)速率分析）
使氨生成得多
（從化學(xué)平衡分析）
壓強(qiáng)
（高壓）
（高壓）
溫度
（高溫）
（低溫）
是否要用催化劑
（使用）
（不影響）
唯物辯證法告訴我們：一切從實(shí)際出發(fā)，要全面地分析問(wèn)題．綜合考慮化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡移動(dòng)的條件，再根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)和實(shí)際需要，才能正確地選擇合成氨工業(yè)的適宜條件。
（二）適宜條件的選擇
1. 壓強(qiáng)。增大壓強(qiáng)，有利于 的合成，但在實(shí)際生產(chǎn)中，壓強(qiáng)不可能無(wú)限制的增大，因?yàn)閴簭?qiáng)越大，需要的動(dòng)力越大，對(duì)材料的強(qiáng)度和設(shè)備的制造要求也越高，勢(shì)必增大生產(chǎn)成本，降低綜合經(jīng)濟(jì)效益。因此，受動(dòng)力、材料、設(shè)備等條件的限制，目前我國(guó)合成氨廠一般采用的壓強(qiáng)是 。
2. 溫度。合成氨為放熱反應(yīng)，低溫有利于氨的生成。但是溫度越低，反應(yīng)速率越慢，到達(dá)平衡所需要的時(shí)間越長(zhǎng)，因而單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)量低，這在工業(yè)生產(chǎn)中是很不經(jīng)濟(jì)的。綜合考慮各種因素，在實(shí)際生產(chǎn)上，采用500℃的溫度，此時(shí)催化劑的活性最大。
3. 催化劑。由于 分子非常穩(wěn)定， 與
（三）綜合分析：
的體積比，并不斷分離出 ，同時(shí)補(bǔ)充 和2. 增大壓強(qiáng)為設(shè)備鋼板能承受的程度，一般為 ～ 。
，符合下列圖象（I）所示關(guān)系。由此推斷對(duì)圖象（II）的正確說(shuō)法是（ ）
A. ，Y軸表示B的百分含量
C. ，Y軸表示混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量
I II
解析：依圖（I）中，確定P，看T1、T2曲線，先拐說(shuō)明先達(dá)到平衡，由此可知 ；再觀察曲線與縱坐標(biāo)關(guān)系，可知當(dāng)T↑c%↓，則平衡向左移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，P↑c%↑，則平衡向右移動(dòng)， ， 。由圖（I）所得結(jié)論，分析圖II，可知y代表A的轉(zhuǎn)化率，還可表示混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量。
答案：A、D
[例2] 將 建立了平衡體系： 的轉(zhuǎn)化率為30%，下列圖象能正確表示氣體的物質(zhì)的量濃度（m）跟時(shí)間（t）的關(guān)系的是（ ）
A B
C D
解析：根據(jù)題意可知如下幾點(diǎn)：
（1）O2轉(zhuǎn)化率為30%。
（2）開(kāi)始反應(yīng)器中無(wú)O3，經(jīng)計(jì)算又可知 但平衡時(shí) ，則A、B、D錯(cuò)誤。
答案：C
[例3] 在容積不同的密閉容器內(nèi)，分別充入同量的 和 ，并分別在t秒時(shí)測(cè)定其中 的體積百分含量，如圖。
（1）A、B、C、D、E五點(diǎn)中，尚未達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的點(diǎn)是 。
（2）此可逆反應(yīng)的正反應(yīng)是 （反應(yīng)）（填“放熱”或“吸熱”）。
（3）A、C段的曲線是增函數(shù)，C、E段曲線是減函數(shù)，試從反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的角度說(shuō)明理由： 。
解析：首先弄懂此圖的涵義，從0→C是平衡前，由于正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，隨反應(yīng)進(jìn)行， %↑，T升高，從C→E是平衡時(shí)，T升高，平衡向←移動(dòng)， %下降。
答案：
（1）A、B；
（2）放熱；
（3）C點(diǎn)生成 %最高，是平衡點(diǎn)，在A?D?DC段平衡前，C?D?DE段升高溫度， %含量減少，正向放熱，升溫平衡逆向移動(dòng)。
[例4] 合成氨所用的 ，欲提高CO轉(zhuǎn)化率可采用的有：① 降低溫度；② 增加壓強(qiáng)；③ 使用催化劑；④ 增大CO的濃度；⑤ 增大水蒸氣的濃度；其中正確的組合是（ ）
A. ①②③④⑤ B. ①⑤
C. ①④⑤ D. 只有⑤
解析：該反應(yīng)是一個(gè)氣體總體積不變的放熱反應(yīng)，欲提高CO的轉(zhuǎn)化率，可設(shè)法使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，顯然降低溫度可以滿足這一要求，增加水蒸氣的濃度，平衡向正反應(yīng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率也可以增大；但若增加CO的濃度，平衡雖然向右移動(dòng)，但CO的總量增大，其轉(zhuǎn)化率反而減小，增大壓強(qiáng)的使用催化劑的操作只能加快反應(yīng)速率，縮短達(dá)平衡的時(shí)間，而與平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率無(wú)關(guān)。
答案：B
[例5] 下列事實(shí)不能用勒沙特列原理解釋的是（ ）
A. 加入催化劑有利于合成氨的反應(yīng)
B. 高壓有利于合成氨的反應(yīng)
C. 500℃有利于合成氨的反應(yīng)
D. 將混合氣體中的氨氣液化有利于合成氨反應(yīng)
解析：合成氨的反應(yīng)是一個(gè)氣體體積縮小的放熱反應(yīng)，加壓能使平衡向生成氨的方向移動(dòng)，升溫不利于生成氨，但能使催化劑活性大，提高反應(yīng)速率；將氨液化降低氨氣濃度，平衡向生成氨氣方向移動(dòng)；催化劑只能提高反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡的時(shí)間。
[例6] 在一定條件下，合成氨反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)，此時(shí)，再進(jìn)行如下操作，平衡不發(fā)生移動(dòng)的是（ ）
A. 恒溫、恒壓時(shí)，充入NH3
B. 恒溫、恒容時(shí)，充入N2
C. 恒溫、恒壓時(shí)，充入He
D. 恒溫、恒容時(shí)，充入He
2NH3（正反應(yīng)為放熱）的平衡體系中，保持溫度不變，充入氬氣，使容器體積和壓強(qiáng)均增大一倍，此時(shí)平衡將（ ）
A. 不移動(dòng)
B. 向正反應(yīng)方向移動(dòng)
C. 向逆反應(yīng)方向移動(dòng)
D. 不能確定是否移動(dòng)
2. 工業(yè)上合成氨時(shí)一般采用500℃左右的溫度，其原因是（ ）
① 適當(dāng)提高氨的合成速率， ②提高H2的轉(zhuǎn)化率，
③ 提高氨的產(chǎn)率， ④ 催化劑在500℃時(shí)活性最大
A. ① B. ①②
C. ②③④ D. ①④
3. 在合成氨工業(yè)中，實(shí)現(xiàn)下列目的變化過(guò)程中與平衡移動(dòng)無(wú)關(guān)的是（ ）
A. 為增加NH3的日產(chǎn)量，不斷將NH3分離出來(lái)
B. 為增加NH3的日產(chǎn)量，使用催化劑
C. 為增加NH3的日產(chǎn)量，采用500℃左右的高溫
D. 為增加NH3的日產(chǎn)量而采用2×107～5×107Pa的壓強(qiáng)
4,高一. 在帶有活塞的密閉容器中壓入5molH2和5molN2，在某溫度下經(jīng)反應(yīng)生成2mol NH3，若此時(shí)容器的壓強(qiáng)不變，則容器體積是反應(yīng)前的（ ）
A. 2倍 B. 1.5倍 C. 0.8倍 D. 0.5倍
5. 合成氨所需的氫氣由煤與水發(fā)生反應(yīng)制得，其中一步反應(yīng)為：CO H2O CO2 H2（正反應(yīng)為放熱），要使CO轉(zhuǎn)化率提高，可采用下列措施中的（ ）
A. 增大水蒸氣的濃度 B. 增大CO的濃度
C. 降低溫度 D. 增大壓強(qiáng)
6. 將含1mol NH3的密閉容器a加熱，部分NH3分解，并達(dá)到平衡，此時(shí)NH3的體積分?jǐn)?shù)是x％。若在該容器中加入2mol NH3后密封，加熱到相同溫度，使反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，設(shè)此時(shí)NH3的體積分?jǐn)?shù)為y％，則x和y的正確關(guān)系是（ ）
A. x＞y B. x＜y
C. x= y D. x≥y
7. 在一定條件下，可逆反應(yīng)x（氣） 3y（氣） 2z（氣）達(dá)到平衡時(shí)，有37.5％的y轉(zhuǎn)化為z，有25％的x轉(zhuǎn)化為z。則起始時(shí)，充入容器中的x和y的物質(zhì)的量之比為（ ）
A. 1:3 B. 3:1 C. 3:2 D. 1:2
8. 在固定容積的密閉容器中，氮與氫合成氨的反應(yīng)達(dá)到了平衡，此時(shí)容器中含有0.1mol N2、0.3mol H2和0.1mol NH3，若維持原來(lái)的條件，向該容器中再同時(shí)加入0.1mol N2、0.3mol H2和0.1mol NH3，則（ ）
A. 正、逆反應(yīng)速率同時(shí)增大，化學(xué)平衡不移動(dòng)
B. 正、逆反應(yīng)速率同時(shí)增大，混合氣體中NH3的體積分?jǐn)?shù)增大
C. 正、逆反應(yīng)速率同時(shí)增大，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)
D. 正、逆反應(yīng)速率不變，化學(xué)平衡不移動(dòng)
9. 下面是合成氨的簡(jiǎn)要流程示意圖：
沿X路線回去的物質(zhì)是（ ）
A. N2和H2 B. 催化劑 C. NH3 D. H2
10. 工業(yè)上用以合成氨的原料氣?D?D氫氣，來(lái)源之一是取自石油氣，如用丙烷在一定條件下與水反應(yīng)：C3H8 H2O→CO2 H2，按此原理1mol丙烷最多可制氨氣約為（ ）
A. 4mol B. 10mol C. 2.7mol D. 6.6mol
二. 填空題
11. 工業(yè)上合成氨的反應(yīng)為N2（氣） 3H2（氣） 2NH3（氣）反應(yīng)放熱92.4kJ。
（1）使用鐵觸媒作催化劑是為了________。
（2）通常采用2×107Pa～5×107Pa的壓強(qiáng)，原因是________。
（3）選擇500℃左右的溫度進(jìn)行反應(yīng)，是由于________。
（4）將生成的氨及時(shí)從混合氣中分離出來(lái)，原因是________。
12. 在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，將67.2L氮?dú)夂?4.8L氫氣混合，在一定條件下使之反應(yīng)合成氨氣，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，測(cè)得反應(yīng)后的混合氣體中氨的體積分?jǐn)?shù)為30％。
（1）平衡時(shí)反應(yīng)混合物在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的總體積是________。
（2）平衡時(shí)混合氣體中氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)是 。
13. 合成氨工業(yè)采用高壓條件進(jìn)行反應(yīng)；接觸法制硫酸工業(yè)采用常壓條件進(jìn)行反應(yīng)，其理由是________。
三. 計(jì)算題
14. 將N2和H2按一定比例混合，在相同狀況下其密度是H2的3.6倍。取0.5mol該混合氣體充入密閉容器內(nèi)，使之發(fā)生反應(yīng)并在一定條件下達(dá)到平衡。已知反應(yīng)達(dá)平衡后容器內(nèi)壓強(qiáng)是相同條件下反應(yīng)前壓強(qiáng)的0.76倍。試求：
（1）反應(yīng)前混合氣體中N2和H2的體積比；
（2）達(dá)到平衡時(shí)混合氣體中氨的物質(zhì)的量；
（3）平衡時(shí)N2的轉(zhuǎn)化率。
15. 在密閉容器中充入體積比為1:3的N2、H2，平衡時(shí)測(cè)得混合氣體中NH3的體積分?jǐn)?shù)為20％，則此時(shí)容器內(nèi)的壓強(qiáng)與開(kāi)始時(shí)的壓強(qiáng)比是多少？
16. 有平均式量為8.5的氫氮混合氣體，通過(guò)合成塔后出來(lái)的混合氣體的平均式量為9.4，求H2的轉(zhuǎn)化率。
2SO3盡管也是一個(gè)氣體體積減小的反應(yīng)，但在常壓下SO2的轉(zhuǎn)化率已較高。
三.
14.
（1） （2）
（3）
16. 19.15%
本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://www.douzifanli.com/gaozhong/61041.html
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