高三化学合成氨工业知识精讲 人教版

高三化学合成氨工业知识精讲 人教版一. 本周教学内容： 合成氨工业二. 重点、难点：（一）合成氨工业 1. 合成氨工业条件： （1）温度：从平衡角度考虑，合成氨低温有利，但温度过低，速率很慢，很不经济，因此实际生产中，采用500左右的适宜温度，此时催化剂的活性最大。 （2）压强：温度一定时，增大混合气的压强有利于氨的合成，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。一般采用21075107 Pa的高压。 （3）催化剂：为加快反应速率，采用以铁为主体的多成分催化剂，又称铁触媒。 在实际生产中，还需要将生成的NH3及时分离出来，并且不断地向循环气体中补充N2和H2以增加浓度。 2. 合成氨工业简述： 原料气的制备、净化和压缩 N2来自空气：一是液化空气法；二是空气与碳作用生成CO2，再除去CO2。 H2来源于水和燃料： 设备：合成塔 过程：原料气制备净化压缩合成分离。（二）本章知识总结： 1. 化学反应速率： （2）特点： 表示平均速率。 反应速率之比等于方程式系数比。 （3）影响因素： 内因：反应物的结构和性质。 2. 化学平衡： （1）定义： 在一定条件下的可逆反应里，当v正v逆，且反应混合物中各组成百分含量不变的状态叫化学平衡状态。 3. 影响化学平衡的因素： 勒沙特列原理：如果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向移动。【疑难解答】 解析： 本题的关键是通过分析题给信息，得出830K时该反应中CO与H2O的变化规律，然后运用这一规律解决问题。 按以下思维程序进行分析： 由、可总结出以下规律： II、当CO不变，H2O增大时，(CO)增大，(H2O)减小，且增大与减小的量均为15%。 III、当CO不变，H2O增大时，(CO)(H2O)的值不变，且(CO)(H2O)100% 上述规律III就是解题基本条件。注意：上述规律III仅为题给反应在830K时的特殊情况，千万不可搬到其他场合中运用；从两个事件中总结归纳出一个“规律”是不严密的，但本题的意思是将该反应业已存在的规律，以具体的事件体现出来，这里的归纳只是一个从具体到抽象的过程。 （1）根据上述规律及平衡移动原理，当a不变，b减小时，平衡逆向移动，未反应的CO、H2O的量增大，因b不变，故(H2O)减小，由(H2O)(CO)100%可知，(CO)增大。 答案： 【典型例题】 例1. 在一定条件下，合成氨反应达到平衡后，混合气体中NH3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（ ） 解析： 设起始时N2、H2的体积分别为a、b， 答案：A A. T1T2，P1P2B. T1P2 C. T1T2，P1P2D. T1T2，P1P2；当压强均为P2时，T1温度下达到平衡所用时间较短，则T1T2。 答案：正确答案应选C。【模拟试题】 1. 在合成氨工业中，除了采用高压、加入催化剂外，还把温度提高到500左右，其原因和目的是（ ） A. 缩短反应达到平衡的时间 B. 提高氮气的转化率 C. 催化剂的活性温度为500 D. 提高平衡时氨气的质量分数 2. 对于可逆反应，下列说法正确的是（ ） A. 增大压强，增大，减小，所以平衡向正反应方向移动 B. 升高温度，减小，增大，所以平衡向逆反应方向移动 C. 加入催化剂，增大，同等倍数增大，平衡不移动 D. 增加的浓度，增大，随之增大，所以平衡向正反应方向移动 3. 氢气和氮气以3：1的体积比通入合成塔，在一定条件下达到平衡，混合气体含氨的体积分数为16%，则氢气体积分数为（ ） A. 21%B. 63%C. 16%D. 84% 4. 在一定条件下，合成氨反应达到平衡的标志是（ ） A. 单位时间内，生成2n mol的，同时生成2n mol B. 单位时间内，生成2n mol 的，同时有2n mol 的分解 C. 容器内的总压强不断减小 D. 混合气的平均分子量不再改变 5. 反应：，在不同温度、不同压强（）下，达到平衡时，混合气体中Z的质量分数随温度变化曲线为（ ） 6. 在容积相同的甲、乙两个密闭容器中，分别充入1 mol 和3 mol ，使它们在同温下反应，并达到平衡。若甲容器保持体积不变，乙容器保持压强不变，当甲容器中的转化率为10%时，则乙容器中的转化率为（ ） A. 10%B. 10%C. 10%D. 5% 7. 已知某可逆反应在密闭容器中进行：，如下图表示反应在不同时间t，温度T和压强P与反应物B在混合气中的体积百分含量（B%）的关系曲线。由曲线分析下列判断正确的是（ ） A. B. C. D. 8. 如图所示，容积固定的2L密闭容器中进行的某一可逆反应，以B的物质的量浓度改变表示的反应速率与时间的关系图。已知v的单位为，则图中阴影部分的面积可表示（ ） A. A的物质的量浓度的减少 B. B的物质的量浓度的减少 C. A的物质的量的增加 D. B的物质的量的减少 9. 在一真空容器中盛有1 mol 加热到200时发生反应：，反应达平衡时，所占体积分数为m%，若在同一温度和容积相同的容器中，最初投入的是2 mol ，反应达平衡时，所占的体积分数为N%，则m和N的关系正确的是（ ） A. B. C. D. 无法确定 10. 在500、时，将2体积和1体积的混合气体，通入一个装有催化剂的密闭容器中，结果能得到含91%（体积组成）的混合气体，此时容器内反应物和生成物的浓度不再发生变化。 （1）此时混合物中和的体积分数分别为_；的转化率为_。 （2）如果在500、和有催化剂的条件下，将2体积分3次通入容器中发生反应，到达平衡时应占的体积分数为_。 11. 把和以1：1物质的量比混匀后分成四等份，分别同时放入A、B、C、D四个装有催化剂的真空密闭容器中（容器的容积固定），在保持相同温度的条件下，四个容器中的合成氨反应相继达到化学平衡状态，分析表中实验数据后回答问题（用A、B、C、D填空）： （1）都达到平衡时，_容器中的物质的量所占比例