工业合成氨

第二章化学反应的方向、限度与速率
第四节化学反应条件的优化----工业合成氨
制作：贾爱军审核：陈霞
【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路和方法。

3.使学生通过对合成氨适宜条件的分析，认识化学反应速率和化学平衡的调控在工业生产
中的重要作用。

【教学重点、难点】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
【知识链接】化学反应速率和化学平衡知识。

【知识梳理】
1.阅读教材65页“交流研讨”
写出合成氨反应的化学方程式，该反应的特点是
，试计算在常温下该反应能否自发进行。

2.阅读教材66页，从化学平衡角度分析，为了提高反应的限度可以采取的措施：
浓度；温度；压强。

3.阅读66---67页，从化学反应速率角度分析，为加快反应速率可以采取的措施：
浓度；温度；压强；催化剂。

4.阅读67---68页完成以下问题：
①选择生产条件的依据是
3、生产过程简介（自读了解）
【巩固练习】
1、在合成氨工业中，为增加氨的日产量，下列变化过程中不能使平衡向右移动的是（）
A、不断将氨分离出来
B、使用催化剂
C、采用5000C左右的温度
D、采用2×107～5×107Pa的压强
2、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H2
C、充入过量N2
D、升高温度
3、关于氨的合成工业的下列说法正确的是（）
A、从合成塔出来的气体，其中氨一般占13﹪～14﹪，所以生产氨的工业的效率都很低
B、由于NH3易液化，N2、H2可循环使用，则总的说来氨的产率很高
C、合成氨工业的反应温度控制在500 ℃左右，目的是使平衡向正反应方向进行
D、合成氨工业采用20MPa～50MPa ，是因该条件下催化剂的活性最好
4、下列反应达到平衡时，哪种条件下生成物的含量最高：X
2(g)+2Y2 (g)X2Y4 (g)（正反应为放热反应）( )
A、高温高压
B、低温低压
C、高温低压
D、高压低温
5、已知3H 2(g)+N2(g)2NH3(g)(正反应为放热反应)，下面用v表示化学反应速率。

（1）增大N2的浓度，v（正）将，N2的转化率将。

（2）升高温度，v（正）将，平衡将向移动。

（3）在压强不变的情况下，通入氦气，平衡将向移动，N2的浓度将。

（4）工业上合成氨，常选择500℃，20MPa～50MPa的外界条件，并加入催化剂，还将产物，分离出氨，并循环使用未反应的N2和H2。

【巩固练习】
1、某温度下，可逆反应A(g)+3B（g）2C(g)达到平衡状态的标志是（）
A、C生成的速率与C分解的速率相等
B、A、B、C的浓度相等
C、单位时间内，生成n mol A，同时生成3n mol B
D、A、B、C的分子数之比为1：3：2
2、在2A + B 3C + 4D中，表示该反应速率最快的是（）
A. υ(A) = 0.5mol·L－1·s－1
B. υ(B) = 0.3 mol·L－1·s－1
C. υ(C) = 0.8mol·L－1·s－1
D. υ(D)= 1 mol·L－1·s－1
3、在N2+3H22NH3的平衡体系中，当分离出NH3时，下列说法正确的是（）
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
4、可逆反应：N2+3H22NH3的正、逆反应速度可用各反应物或生成物浓度变化来表示。

下列各关系中能说明反应已经达到化学平衡的是（）
A．v正（N2）=3v逆（H2）B．v正（N2）=v逆（NH3）
C．2v正（H2）=3v逆（NH3）D．v正（N2）=3v逆（H2）
5、二氧化氮存在下列平衡：2NO2(g) N2O4(g)+Q 在测定NO2的相对分子质量时，应尽可能的提高NO2的含量，下列条件中较为适宜的是（）
A. 温度130℃、压强3.03×105Pa
B. 温度25℃、压强1.01×105Pa
C.温度130℃、压强5.05×104Pa
D. 温度0℃、压强5.05×104Pa
6、在一固定容积的容闭容器中，加入2 L X 和3 L Y 气体，发生如下反应：
n X(g) + 3Y(g) 2Z(g) + R(g)，反应平衡时，则知X 和Y 的转化率分别为60%和60%，则化学方程式中的n 值为（）
A、1
B、2
C、3
D、4
7、把3molA和2.5molB混合盛入容积为2L的容器内，使它们发生反应：3A（气）+B （气）xC（气）+2D（气）经过5min后达到平衡生成1mol D , 测得C的平均生成速率为0.10mol·L-1·min-1 。

下列叙述正确的是（）
A、A的平均消耗速率为0.32mol·L-1·min-1
B、B的转化率为80%
C、x的值为2
D、B的平衡浓度为2mol·L-1
8、一定量混合气体在密闭容器中发生如下反应：xA(g)+yB(g) zC(g)；正反应放热，达到平衡后测得A气体的浓度为0.5mol·L－1；当恒温下将密闭容器的容积扩大至两倍并再次达到平衡时，测得A的浓度为0.3mol·L－1。

则下列叙述正确的是（）
A．平衡向右移动B．x+y>z C．B的转化率提高D．C的体积分数增加
9、已建立平衡的某可逆反应，当改变条件使化学平衡向正反应方向移动时，下列叙述正确的是（）
（1）生成物的体积分数一定增加（2）生成物的产量一定增加（3）反应物的转化率
一定增大 （4）反应物浓度一定降低 （5）正反应速率一定大于逆反应速率
（6）加入催化剂可以达到以上目的
A.（1）（2）
B.（2）（5）
C.（3）（5）
D.（4）（6）
10、对于可逆反应 2AB 3
(g) A 2(g) ＋ 3B 2(g) （正反应吸热）下列图像正确的是（ ）
11、对于达平衡的可逆反应X ＋Y W ＋Z ，增大压强则正、逆反应速率（v ）的变化如图，分析可知X 、Y 、Z 、W
的聚集状态可能是（ ）
A 、Z ，W 为气体，X ，
Y 中之一为气体
B 、Z ，W 中之一为气体，X ，Y 为非气体
C 、X ，
Y ，Z 皆为气体，W 为固体
D 、X ，Y 为气体，Z ，W 为固体
12、某密闭容器中发生如下反应：X(g)＋3Y(g)
2Z(g)；正反应放热
上图表示该反应的速率（v ）随时间（t ）变化的关系，t 2、t 3、t
5时刻外界条件有所改变，但都没有改变各物质的初始加入量。

下列说法中正确的是（ ）
A ．t 2时加入了催化剂
B ．t 3时降低了温度
C ．t 5时增大了压强
D ．t 4～t 5时间内转化率最低
13、⑴反应m A ＋n B
p C 在某温度下达到平衡。

υ A AB 3 B AB 3 C AB 3 ℃ D 4 5 3 2 1 0 v
6
①若A、B、C都是气体，减压后正反应速率小于逆反应速率，则m、n、p的关系是________________。

②若C为气体，且m + n = p，在加压时化学平衡发生移动，则平衡必定向______方向移动。

③如果在体系中增加或减少B的量，平衡均不发生移动，则B肯定不能为_____态。

14、对于反应2L（g）+3 M（g）XQ（g）+3R（g）,在容积为2L的密闭容器中,将2mol气体L和3mol气体M混合,当反应经2min后达平衡时生成2.4 mol气体R,并测得Q的浓度为0.4mol/L,则X的值为,L的转化率为，v M =。