高中化学第1单元走进化学工业课题2人工固氮技术——合成氨作业新人教版选修2
高中化学 第一单元 走进化学工业 课题2 人工固氮技术——合成氨素材 新人教版选修2
第一单元走进化学工业课题2 人工固氮技术——合成氨合作共赢请你和同学们参观合成氨企业，根据合成氨工业的化学原理来为化工企业选择适宜的化工生产条件。
工业上合成氨，既要使反应进行得快，又要使平衡尽可能地向正反应方向移动，以提高氨的产量，同时，还要考虑生产中的动力、材料、设备等因素，以取得最佳效益。
因此，必须根据化学反应速率和化学平衡移动原理的有关知识，对合成氨的条件进行选择。
讨论完成下表的填写：读书做人哈伯与合成氨1909年7月2日，暮途穷Fritz Haber领导的研究小组首次用金属锇粉作催化剂，在高温高压设备中成功地生产出90 g氨，全世界为之震惊。
BASF（Badische Anilin und Soda Fabrik）公司为了开发合成氨催化剂，抢先预定了全世界所有金属锇的购买权，总量约达100 kg，出巨资资助此项研究工作。
这足可以看出当时BASF公司为开发合成氨催化剂决心之大、信心之足、心情之迫切。
随时间不长，Haber被推选担任在柏林新建立的物理化学与电化学研究所所长，他不得不停止在合成氨领域的开创性工作。
他获得了1918年诺贝尔化学奖。
紧接着，BASF公司把研究合成氨催化剂的工作交给了Alilin Mittasch。
他并没有一头扎进实验室，而是对过去的实验数据进行了全面的分析，对几百种试验的催化剂进行了分类和总结。
他们的研究队伍从1909年到1912年的短时间内，完成的实验量是惊人的，在2 500个不同的催化剂上大约进行了6500次实验，完成4000多个不同体系的研究工作。
与此同时，全世界至少有30多个国家，几百介研究机构也都进行寻找和开发合成氨催化剂的研究工作。
真可谓如火如荼的时代。
经过化学分析瑞典磁铁矿和进一步验证，发现最好的催化剂就是纯铁和百分之几的氧化铝混合，少量的钾碱和石灰熔合，其组成与瑞典磁铁矿相近。
现在全世界所有的合成氨催化剂都是依据这个发现制备的，只是性能和结构更趋于稳定和优良。
2019_2020学年高中化学第1单元走进化学工业课题2人工固氮技术——合成氨学案新人教版选修2
课题2 人工固氮技术——合成氨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．了解合成氨生产的一般流程和反应原理、反应条件等。
3．通过合成氨的学习，体现化工生产的过程，体现实验室研究与实际生产之间转化过程。
氮的固定指的是将游离态氮转变为化合态氮的方法。
一、合成氨的反应原理1.如下图为合成氨的实验装置加热试管中的铁丝绒至红热后注入氢气和氮气的混合气体，可以看到湿润的pH试纸变蓝色。
2.用氢气和氮气合成氨的化学反应方程式是N2＋3H2高温、高压催化剂2NH3，属放热反应。
3.工业上，采用以铁为主的催化剂，在400～500 ℃和10～30 MPa的条件下合成氨。
工业合成氨的反应特点是什么？提示：(1)体积减小的反应；(2)放热反应；(3)反应条件为高温、高压、催化剂。
二、合成氨的基本生产过程1.制备合成氨的原料气(1)制取N2：物理方法为将空气液化，蒸发分离出氧气。
化学方法为碳在空气中燃烧，O2充分反应后除去CO2制取氮气。
(2)制取H2：①用水蒸气通过赤热的煤层，使水蒸气与碳反应制得。
主要反应为 C＋H2O===CO＋H2。
②也可用石油、天然气、焦炉气、炼厂气中的碳氢化合物与水蒸气在催化剂作用下制备。
主要反应为CH4＋H2O===3H2＋CO，CH4＋2H2O===4H2＋CO2。
2.原料气净化处理(1)原料气净化的原因是有些杂质可使催化剂“中毒”。
(2)用稀氨水吸收H2S杂质：NH3·H2O＋H2S===NH4HS＋H2O。
(3)使CO变成CO2：CO＋H2O===CO2＋H2。
(4)除去CO2(用K2CO3溶液吸收)：K2CO3＋CO2＋H2O===2KHCO3。
3.将原料气合成氨与分离从合成塔出来的混合气体，氨气占总体积的15%，要把混合气体通过冷凝器、分离器，再导入液氨贮罐。
三、合成氨工业的发展1.原料及原料气的净化原料气之一的氮气来自空气，目前氢气主要通过不同的固态(煤和焦炭)、液态(石油中提炼的石脑油、重油)、气态(天然气、焦炉气)可燃物为原料制取。
高中化学第一单元走进化学工业课题2人工固氮技术__合成氨学案新人教版选修2
课题2 人工固氮技术——合成氨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．了解合成氨生产的一般流程和反应原理、反应条件等。
3．了解工业合成氨与环境的关系，知道合成氨工业“三废”处理的基本方法。
授课提示：对应学生用书第5页一、氮的存在和固定1．存在 地壳中含量只有0.04%，大气中氮气占空气体积的78%。
2．氮的固定(1)概念：氮的固定是指将游离态氮转变为化合态氮的方法。
(2)分类氮的固定⎩⎨⎧ 自然固氮⎩⎪⎨⎪⎧ 高能固氮如：通过闪电等产生氮的化合物生物固氮如：豆科植物的根瘤菌固氮人工固氮⎩⎪⎨⎪⎧ 工业合成氮仿生固氮二、合成氨的反应原理1．反应原理用氢气和氮气合成氨的化学方程式为：N 2＋3H 2高温、高压催化剂2NH 3。
2．反应特点合成氨反应是一个可逆、放热、气体分子总数减小的反应。
3．反应条件工业上，合成氨的适宜条件为采用以铁为主的催化剂、400～500_℃的温度、10～30_MPa 的压强。
三、合成氨的基本生产过程合成氨的基本生产过程主要包括三个步骤：造气(制备合成氨的原料气)；净化(原料气净化处理)；合成(使原料气进行化学反应合成氨)。
1．制备合成氨的原料气(1)氮气的制备①物理方法：空气――→降温加压液态空气――→蒸馏精馏⎩⎪⎨⎪⎧ 液氮液氧 ②化学方法：将空气中的氧气与碳作用生成CO 2，再除去CO 2。
(2)氢气的制备①碳与水蒸气的反应，用方程式表示为：C ＋H 2O(g)=====高温CO ＋H 2。
②水蒸气与碳氢化合物的反应，用方程式表示为：CH 4＋H 2O(g)=====高温催化剂3H 2＋CO ，CH 4＋H 2O(g)=====高温催化剂4H 2＋CO 2。
2．原料气的净化(1)含义：原料气的净化是指除去原料气中杂质的过程，目的是防止催化剂中毒。
(2)净化方法①H 2S 的除去，用方程式表示为：H 2S ＋NH 3·H 2O===NH 4HS ＋H 2O 。
高中化学第一单元走进化学工业课题2人工固氮技术——合成氨学案新人教版选修2
课题2 人工固氮技术——合成氨名师导航知识梳理〔1〕合成氨工业流程原料气_____________→_____________→压缩→①原料气制取N2：先将空气____________、____________别离出____________，或者将空气中____________与碳作用生成____________，除去____________后得N2。
H2：用水与燃料〔煤、焦油、石油、天然气等〕在高温下制取。
用煤与水制H2主要反响为：____________________________________。
②制得N2、H2需净化，除杂质，需用压缩机压缩至高压。
③氨合成：在适宜条件下，在合成塔中进展。
④氨别离：经____________使氨液化，将____________别离出来，提高原料转化率，并将没有反响完全____________与____________循环送入合成塔，使其充分被利用。
〔2〕氨合成①主要设备：____________。
②反响原理：___________________________________________________________ _______。
选择适宜条件目是___________与___________。
因此可依据外界条件对___________与___________规律，选择适宜反响条件。
〔1〕选择适宜条件依据合成氨反响原理：N2〔g〕+3H2〔g〕2NH3〔g〕，ΔH=-92.4 kJ·mol-1，这一反响特点是________、________热________反响。
〔2〕合成氨适宜条件①增大________、________浓度，及时将生成________别离出来。
②温度为________ ℃左右。
③压强为________—________ Pa。
④________作催化剂。
知识导学首先合成氨工业流程根据化学原理，综合考虑原料储量、来源、运输、仓储、设备、环境保护、生产本钱等诸多要素，并将多个方案进展系统分析，方可确定一个成功生产工艺流程。
高中化学第1单元走进化学工业课题2人工固氮技术_合成氨课件新人教版选修2
合成氨的基本生产过程
造气→净化→合成 1．原料气的制备 (1)氮气的制备
氧气
化碳 二氧化碳
二氧
(2)氢气的制备
2.原料气的净化 (1)净化原因：原料气中含有的某些杂质会使合成氨所用的催化剂“中 毒”，所以必须除去。
(2)净化方法
3．氨的合成与分离
(1)氨的合成：将净化后的原料气加压送进 合成塔，在适宜条件下充分反 应制取氨。
升高 温度
使用 催化 剂
有利于增大化 学反应速率
有利于增大化 学反应速率
不利于提高平 衡混合物中氨 的含量
没 有 影响
升高温度，化学反应速率增 大，但不利于提高平衡混合 物中氨的含量，因此，合成 氨时温度要适宜，工业上一 般采用400～500 ℃的温度， 在这个温度时，铁触媒的活 性也最大
工业上一般采用铁触媒，使 或H2的量
A．①④⑤⑦
B．③⑤⑧
C．②⑥
D．②③⑥⑦
【解析】
合成氨反应N2(g)＋3H2(g)
高温、高压 催化剂
2NH3(g)
ΔH＜0的特点
为：可逆、放热、气体分子总数减小。要使平衡向正反应方向移动且反应速率
加快，应选C。
【答案】 C
合成氨工业的简述
1.原料气的制备原理和合成氨工艺流程图
阶
段
阶
段
1 3
课题2 人工固氮技术——合成氨
学
阶
业
段
分
层
2
测
评
1．理解如何应用化学反应速率和化学平衡移动原理，选择合成氨的适宜 条件。(重点)
2．了解合成氨生产的主要原理、原料、重要设备流程和意义。(难点) 3．了解催化剂的研制对促进化学工业发展的重大意义。 4．了解工业合成氨与环境的关系，知道合成氨工业“三废”处理的基本 方法。
最新学年高中化学 第一单元 走进化学工业 课题2 人工固氮技术——合成氨教学案 新人教版选修2(考试必备)
课题2 人工固氮技术——合成氨1．氮的固定使空气中游离态的氮转变为化合态的氮的方法叫氮的固定。
2．合成氨原理(1)实验装置：(2)现象：湿润的pH 试纸变为蓝色。
(3)化学方程式：N 2＋3H 2高温、高压催化剂2NH 3(放热反应)。
3．工业合成氨的条件⎩⎪⎨⎪⎧ 温度：400～500 ℃压强：10～30MPa催化剂：以铁为主[跟随名师·解疑难](1)工业合成氨的反应是一个气体体积减小的放热反应。
(2)合成氨条件的选择：①压强：无论从反应速率还是化学平衡考虑，压强越大越有利于合成氨。
但压强太大，动力消耗大，设备的质量和制造水平要求高，故必须综合考虑。
目前我国合成氨厂一般采用的压强在10～30 MPa 之间。
②温度：对于放热反应，升温可提高反应速率，但转化率降低，若温度太低，反应速率又太慢，综合考虑以500 ℃左右为宜，而且在此温度下催化剂活性最大。
③催化剂：加快反应速率但不影响平衡，可以提高单位时间内氨的产量。
目前工业上多以铁触媒为催化剂。
[剖析典例·探技法][例1] 有关合成氨工业的叙述，不能用勒夏特列原理解释的是( )A ．使用铁触媒有利于合成氨的反应B ．高压比常压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 ．使反应混合物中的氨液化有利于合成氨的反应[名师解析] 使用铁触媒，可以加快化学反应速率，缩短达到平衡的时间，但平衡不会发生移动，不能用勒夏特列原理解释；合成氨的反应是放热反应，低温虽可提高平衡混合物中NH 3的含量，但反应速率太慢，而温度太高，虽能加快反应速率，却使平衡混合物中NH 3的含量降低，因此工业生产中一般采用500 ℃左右的温度，此时催化剂的活性最大，故不能用勒夏特列原理解释。
[答案] AC[名师点睛]合成氨条件的理论分析与实际化工条件比较合成氨的生产主要包括三个步骤：造气、净化、合成。
1．制备合成氨的原料气CH 4＋H 2O =====催化剂△CO ＋3H 2、CH 4＋2H 2O =====催化剂△CO 2＋4H 2。
高中化学第一单元走进化学工业2人工固氮技术__合成氨课后习题含解析新人教版选修2
人工固氮技术——合成氨A组1.人工固氮的成功对人类社会的进步具有重大意义,下列过程属于人工固氮的是( )A.种植豆科植物,利用其根瘤菌将氮气转化为蛋白质B.闪电时氮气与氧气化合,生成的氮的化合物被植物吸收C.化工厂中在催化剂作用下使氮气与氢气化合成氨气D.以氨气为原料生产各种化肥解析:豆科植物的根瘤菌将氮气转变成植物蛋白属于生物固氮过程,A错误;闪电时氮气和氧气反应生成NO,是在自然条件下的氮的固定,B错误;在一定条件下反应生成N属于工业合成氨的过程,属于人工固氮方式,C正确;由N生产各种化肥,是氮的化合物之间的转化过程,不属于氮的固定过程,D 错误。
答案:C2.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.升高温度解析:A项不能提高转化率,B、D项反而会降低H2转化率;只有充入过量N2才能使平衡向正反应方向移动,提高H2转化率,故C正确。
答案:C3.合成氨工业中采用循环操作,主要是为了( )A.加快反应速率B.提高NH3的平衡浓度C.降低NH3的沸点D.提高N2和H2的利用率解析:合成氨工业采用循环操作,将N2、H2循环压缩到合成塔中,提高了N2、H2的利用率。
答案:D4.化工生产中,为加快反应速率应优先考虑的措施是( )A.选用适宜的催化剂B.采用高压C.采用高温D.增大反应物浓度解析:化工生产中应首先考虑的是生产成本,因此应先考虑使用催化剂,提高反应速率。
答案:A5.合成氨生产过程采取的措施与化学平衡移动原理无关的是( )A.选择适当的温度B.增大体系压强C.使用铁触媒作催化剂D.不断分离出氨解析:催化剂只能改变化学反应速率,对平衡移动无影响。
答案:C6.下列有关合成氨工业的说法中,正确的是( )A.从合成塔出来的混合气体中,氨气占15%,所以生产氨的工厂的效率都很低B.由于氨易液化,N2和H2在实际生产中循环使用,所以总体来说,氨的产率很高C.合成氨工业的反应温度控制在400~500 ℃,目的是使化学平衡向正反应方向移动D.我国合成氨厂采用的压强是10~30 MPa,因为该压强下铁触媒的活性最大解析:虽然从合成塔出来的混合气体中NH3只占15%,但由于原料气N2和H2循环使用和不断分离出液氨,所以生产NH3的效率还是很高的,因此A项错误;控制反应温度为400~500℃,主要是为了使催化剂活性最大,因此,C选项错误;增大压强有利于NH3的合成,但压强越大,需要的动力越大,对材料的强度和设备的制造要求越高,我国的合成氨厂一般采用1×107~3×107Pa,但这并不是因为该压强下铁触媒的活性最大,因此,D选项错误。
新人教版高中化学选修2第一单元走进化学工业课题2人工固氮技术__合成氨教学案-附答案
课题2人工固氮技术——合成氨1．氮的固定使空气中游离态的氮转变为化合态的氮的方法叫氮的固定。
2．合成氨原理(1)实验装置：(2)现象：湿润的pH 试纸变为蓝色。
(3)化学方程式：N 2＋3H 2高温、高压催化剂2NH 3(放热反应)。
3．工业合成氨的条件⎩⎪⎨⎪⎧ 温度：400～500 ℃压强：10～30MPa催化剂：以铁为主[跟随名师·解疑难](1)工业合成氨的反应是一个气体体积减小的放热反应。
(2)合成氨条件的选择：①压强：无论从反应速率还是化学平衡考虑，压强越大越有利于合成氨。
但压强太大，动力消耗大，设备的质量和制造水平要求高，故必须综合考虑。
目前我国合成氨厂一般采用的压强在10～30 MPa 之间。
②温度：对于放热反应，升温可提高反应速率，但转化率降低，若温度太低，反应速率又太慢，综合考虑以500 ℃左右为宜，而且在此温度下催化剂活性最大。
③催化剂：加快反应速率但不影响平衡，可以提高单位时间内氨的产量。
目前工业上多以铁触媒为催化剂。
[剖析典例·探技法][例1] 有关合成氨工业的叙述，不能用勒夏特列原理解释的是( )A ．使用铁触媒有利于合成氨的反应B ．高压比常压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 ．使反应混合物中的氨液化有利于合成氨的反应[名师解析] 使用铁触媒，可以加快化学反应速率，缩短达到平衡的时间，但平衡不会发生移动，不能用勒夏特列原理解释；合成氨的反应是放热反应，低温虽可提高平衡混合物中NH 3的含量，但反应速率太慢，而温度太高，虽能加快反应速率，却使平衡混合物中NH 3的含量降低，因此工业生产中一般采用500 ℃左右的温度，此时催化剂的活性最大，故不能用勒夏特列原理解释。
[答案] AC[名师点睛]合成氨条件的理论分析与实际化工条件比较合成氨的生产主要包括三个步骤：造气、净化、合成。
1．制备合成氨的原料气CH 4＋H 2O =====催化剂△CO ＋3H 2、CH 4＋2H 2O =====催化剂△CO 2＋4H 2。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
合成氨的反应原理一、氮的存在和氮的固定1.下列过程属于氮的固定的是( )A.闪电下N2与O2反应生成NOB.NO2溶于水生成HNO3C.工业上用NH3制造尿素[CO(NH2)2]D.NH3与Cl2反应生成N2和HCl项,N2转化为NO,属于氮的固定;NO2→HNO3,NH3→CO(NH2)2均为由含氮化合物转化为含氮化合物的过程,不是氮的固定;NH3→N2,含氮化合物转化为N2,不属于氮的固定。
2.农作物生长发育需要大量的氮养分,除了可用人工固氮方法(合成氨)获得铵态氮外,自然界雷电现象也是一种固氮途径,经由雷电固定的氮是硝态氮(硝酸或硝酸盐形式),写出氮气转化为硝酸的化学方程式,,。
,会产生放电现象,使空气中的氮气和氧气反应生成了一氧化氮,一氧化氮又被氧气氧化成二氧化氮。
二氧化氮在雨水中与水反应生成硝酸。
2+O22NO 2NO+O22NO23NO2+H2O2HNO3+NO二、合成氨的反应原理3.哈伯因发明了由氮气和氢气合成氨气的方法而获得1918年诺贝尔化学奖。
现向一密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2,在一定条件下使该反应发生,有关说法正确的是( )N2+3H22NH3A.达到化学平衡时,N2将完全转化为NH3B.达到化学平衡时,N2、H2和NH3的物质的量浓度一定相等C.达到化学平衡时,N2、H2和NH3的物质的量浓度不再变化D.达到化学平衡时,正反应和逆反应的速率都为零,故氮气、氨气不能完全转化,化学平衡是动态平衡,达到平衡时正、逆反应速率相等,但是不为零。
4.合成氨时采用500 ℃左右的温度,主要因为该温度时( )A.合成氨的化学反应速率最大B.氮气的平衡转化率最高C.铁触媒的活性最大D.氨在平衡混合物中的体积分数最大,化学反应速率越大,A项错;合成NH3的反应在低温时N2的转化率越大,B项错;工业合成NH3采用500 ℃左右的温度主要是此时催化剂活性最大,C项对;500 ℃时NH3在平衡混合物中的体积分数不一定最大,D项错。
5.在合成氨工业中,采用下列哪些措施可以提高原料气的转化率( )①使用催化剂②采用400~500 ℃温度③采用1×107~3×107 Pa的压强④不断将氨分离出来A.①③B.②③C.③④D.①④,要提高原料的转化率,应尽量使化学平衡向生成NH3的方向移动,应为高压、降低温度并减小NH3的浓度,故③④合理。
6.(双选)德国科学家格哈德·埃尔特生日的当天获得了诺贝尔化学奖,以奖励他在表面化学领域作出的贡献。
合成氨反应在铁催化剂表面进行时效率显著提高,就是埃尔特的研究成果。
下列关于合成氨反应的叙述中,正确的是( )A.铁作催化剂可加快反应速率,且有利于化学平衡向合成氨的方向移动B.将氨从混合气中分离,有利于化学平衡向合成氨的方向移动C.升高温度可以加快反应速率,且有利于化学平衡向合成氨的方向移动D.增大压强可加快反应速率,且有利于化学平衡向合成氨的方向移动,但不能使平衡移动,只能缩短反应达到平衡的时间,A 项错;将氨从混合气中及时地分离出来,可加快反应速率,且有利于化学平衡正向移动,B项正确;升高温度能加快反应速率,但合成氨反应是一个放热反应,因此升高温度不利于化学平衡向合成氨的方向移动,C项错;合成氨的反应是一个气体体积减小的反应,因此增大压强可加快反应速率,且有利于化学平衡向着合成氨的方向移动,D项正确。
7.合成氨时既要使合成氨的产率增大,又要使反应速率加快,可采取的办法是( )①减压②加压③升温④降温⑤及时从平衡混合气中分离出NH3⑥补充N2或H2⑦加催化剂⑧减小N2或H2的量A.③④⑤⑦B.②④⑥C.②⑥D.②③⑥⑦N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0的特点为:正反应放热且气体体积减小。
要使平衡向正反应方向移动且反应速率加快,应选C。
(建议用时:30分钟)1.将空气中氮气转化为氮的化合物的过程称为固氮,下图中能实现人工固氮的是( )错,因为闪电作用下的固氮是自然固氮。
B错,因为与固氮风马牛不相及。
C错,因为它属于自然固氮。
D对,因为N2+3H22NH3只能靠人工完成。
2.可逆反应X(g)+2Y(g)2Z(g)(正反应吸热)。
为了有利于Z的生成,应采用的反应条件是( )A.高温高压B.高温低压C.低温高压D.低温低压:正反应是一个气体体积缩小的吸热反应。
根据化学反应速率要快的原理:需要升高温度、增大压强、使用正催化剂;根据平衡移动原理,也是升高温度、增大压强,才有利于Z的生成。
3.(双选)下列关于氮气、氢气合成氨的说法中,正确的是( )A.将氮气、氢气合成氨,必须施加高温、高压、催化剂等反应条件B.在氮气、氢气合成氨的化学反应中,催化剂的性能对反应物的温度和压强的高低具有一定的制约作用C.现代工业上实施的合成氨属于仿生固氮D.现代工业上实施的合成氨属于人工固氮,是自然界中的一些微生物种群(如豆科植物的根瘤菌)以自身的固氮酶为催化剂,在常温、常压下,通过生物化学过程,将空气中的氮气转化成含氮化合物的固氮过程。
仿生固氮是人为地利用具有固氮酶作用的人造催化剂在常温、常压下的固氮。
显然,现代工业上实施的合成氨不属于仿生固氮。
4.某条件下合成氨反应达平衡时氨的体积分数为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是( )A. B. C. D.:通过假设反应前N2、H2的物质的量,结合反应过程中转化量与化学方程式中化学计量数的关系,列方程求算。
设起始时H2为a mol,N2为b mol,平衡时NH3的物质的量为x mol,则3H2+ N22NH3起始时(mol): a b0转化量(mol): x平衡后(mol): x依题意可得方程式:×100%=25%化简得:。
方法二:设反应后平衡时混合气体的体积为100 L,则氨气为25 L,根据该反应的特点知反应前混合气体体积为125 L,则反应后缩小的气体体积与原反应物体积的比是。
5.氮气与其他单质化合,一般需高温,有时还需高压等条件,但金属锂在常温、常压下就能与氮气化合生成氮化锂。
这是因为( )①此反应可能是吸热反应②此反应可能是放热反应③此反应可能是氮分子不必先分解为原子④此反应发生前可能氮分子已先分解成原子A.①②B.②④C.②③D.①④,结构很稳定,如果发生反应时分子分解成原子会消耗很多能量,此时必须在高温下进行。
如果锂和氮气根据以上原理反应,同样必须在高温下进行,而题中明确指出金属锂在常温、常压下就能与氮气反应。
因此锂和氮气反应时可能没有破坏氮分子(变成原子),且反应放热,可提供反应所需能量。
6.某工业生产中发生反应:2A(g)+B(g)2M(g)ΔH<0。
下列有关该工业生产的说法正确的是( )A.工业上合成M时,一定采用高压条件,因为高压有利于M的生成B.若物质B价廉易得,工业上一般采用加入过量的B,以提高A和B的转化率C.工业上一般采用较高温度合成M,因温度越高,反应物的转化率越高D.工业生产中常采用催化剂,因为生产中使用催化剂可提高M的日产量,但增大压强对设备的要求大,成本高,若反应在常压条件下转化率已很高就没必要采用高压,A项错误;增加B的量,可提高A的转化率,但B的转化率不会增大,B项错误;升高温度,平衡逆向移动,反应物的转化率降低,C项错误;催化剂能提高化学反应速率,D项正确。
7.有关合成氨工业说法中正确的是( )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是循环使用的,总体来说氨的产率较高C.合成氨反应温度控制在400~500 ℃,目的是使化学平衡向正反应方向移动D.合成氨采用的压强是10~30 MPa,因为该压强下铁触媒的活性最大,故氨的产率较高;控制温度在400~500 ℃是综合考虑反应速率、平衡移动和催化剂的活性温度;采用压强10~30 MPa目的是获得较快的速率、较高的产率以及考虑动力、设备等因素。
8.合成氨的温度和压强通常控制在约500 ℃以及1×107~3×107Pa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反应所得氨的平衡浓度(体积分数)如下表所示:压强1×107Pa3×107Pa氨的体积19.1% 42.2%分数而实际从合成塔出来的混合气体中含氨约为15%,这表明( )A.表中所测数据有明显的误差B.生产条件控制不当C.氨的分解速率大于预测值D.合成塔中的反应并未达到平衡15%小于19.1%,因此N2、H2的转化率仍很低,反应正在向着生成氨的方向进行,表明合成塔中的反应并未达到平衡。
9.在一定条件下,将10.0 mol H2和 1.0 mol N2充入恒容密闭容器中,发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),并达到平衡状态,则H2的转化率可能是( )A.15%B.30%C.35%D.75%,任何一种物质都不能完全转化。
为方便解题,假设N2完全转化,则消耗H2的物质的量n消耗(H2)=3n(N2)=3.0 mol。
事实上,N2完全转化是不可能的,因而消耗H2的物质的量小于3.0 mol,故H2的最大转化率为:嶙畲ó(H2)<×100%=30%故A项正确。
10.一密封体系中发生下列反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0。
如图所示是某一时间段中反应速率与反应进程的曲线关系图。
回答下列问题:(1)处于平衡状态的时间段是、、。
(2)t1、t3、t4时刻体系中分别是什么条件发生了变化:、、。
(3)下列各时间段时,氨的百分含量最高的是(填字母)。
A.t0~t1B.t2~t3C.t3~t4D.t5~t6,正、逆反应速率必定相等,从图中可看出t0~t1、t2~t4、t5~t6时间段时反应处于平衡状态。
t1时刻,条件变化使v(正)、v(逆)都加快,且v(逆)>v(正),平衡向逆反应方向移动,对照反应式可看出条件变化应是“升高温度”;t3时刻,v(正)、v(逆)都同等程度加快,应是“加催化剂”;t4时刻,v(正)、v(逆)都减慢,且v(正)<v(逆),平衡逆向移动,所以是由“减小压强”引起的。
由于t1~t2时间段和t4~t5时间段,平衡都向逆反应方向移动,氨百分含量都减小,所以应是t0~t1时间段,氨百分含量最高。
t0~t1t2~t4t5~t6(2)升高温度加催化剂减小压强(3)A11.已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0,2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH<0。
回答下列问题:(1)从影响速率和平衡的因素分析,要有利于NH3和SO3的生成,理论上应采取的措施是。