化学：2.4《化学反应条件的优化-工业合成氨》学案（鲁科版选修4）

1、化学反应条件的优化工业合成氨【课堂探究学案】【合作探究】1.利用平衡移动的知识分析什么条件有利于氨的产量？  2.有人认为：增大压强，从化学反应速率和化学平衡两个方面都对合成氨有利，故可以尽可能地增大压强。这种观点正确吗？请予以评价。  3.在一定的温度和压强下，合成氨的反应，从开始反应到氨气的浓度不再增大，这一过程中，正反应速率如何变化？逆反应速率如何变化？为什么？简述理由。 4学生合作分析合成氨反应有哪些特点？ 5.“假设聘你为某合成氨工厂的技术顾问，你将为提高生产效益提供那些参考意见？”（从加快合成氨反应速率和反应限度两个方面考

2、虑）。填写下列表格。合成氨反应条件的选择外界条件从氨气生成的快角度（即从化学反应速率角度）分析使氨气生成得多的角度（即从化学平衡的角度）分析压强  温度  是否使用催化剂  学生展示互评，检验推测的正确性。【精讲点拨】1.从反应速率的角度，反应要求在高温下进行有利于加快反应速率；从化学平衡的角度，反应要求在低温度下进行有利于平衡右移。如何解决这一矛盾？【精讲点拨】2.资料表明，合成氨工业生产中，采用的条件一般是“2050MPa、700K、铁催化剂”。如何理解这一反应条件的选择？ 【小结】： - 1 - / 4【例题

3、1】合成氨的温度和压强通常控制在约500和2×107Pa5×107Pa的范围，且进入合成塔的N2、H2的体积比为1：3经科学测定，在相应条件下NH3的平衡浓度（体积分数）如表所示：压强2×107Pa5×107Pa氨气的体积分数19.142.2而实际从合成塔出来的混合气体中含氨气约为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  合成氨反应未达到平衡【例题2】合成

4、氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，673K、30MPa下，n(NH3)和n(H2)随时间的变化关系如下图所示，下列说法正确的是A 点a的正反应速率比点b的大B 点c处反应达到平衡C 点d (t1时刻)和点e (t2时刻)处n(N2)不一样D 其他条件不变，773K下反应至t1时刻，n(H2)比上图中的d点值要大【变式探究】对于可逆反应：N2(g) + 3H2(g)    2NH3(g) (正反应为放热反应)。下列说法中正确的是（      ）A达到平衡时

5、，NH3的生成速率等于NH3的分解速率B达到平衡时，反应物和生成物的浓度一定相等C达到平衡时，若加入N2，在重新达平衡时，NH3的浓度比原平衡时增大，H2的浓度比原平衡时减小D达到平衡时，若升高温度，加快了吸热反应的速率，降低了放热反应的速率，所以平衡向逆反应方向移动【例3】合成氨工厂常通过测定反应前后混合气体的密度来确定氮的转化率。某工厂测得合成塔中N2、H2混合气体的密度为0.5536g/L(标准状况)，从合成塔中出来的混合气体在相同条件下密度为0.693g/L(标准状况)。求该合成氨厂N2的转化率。【变式探究】在一定条件下，将10.0mol H2和1.0 N2充入恒容密闭容器中，发生反应

6、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 【课堂检测】1下列有关合成氨工业的叙述，可用勒夏特列原理来解释的是       （      ）A使用铁触媒，使

7、N2和H2混合气体有利于合成氨B高压比低压条件更有利于合成氨的反应C500左右比室温更有利于合成氨的反应D合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率2工业上合成氨时一般采用500左右的温度，其原因是              （      ）适当提高氨的合成速率       提高H2的转化率提高氨的产率     

8、;          催化剂在500时活性最大A只有       B           C          D3将H2和N2的混合气体通入合成塔中，经过1个小时达到平衡，此时N2、H2、NH3的浓度分别为3、7、4（单位均为mol/L），则以下叙述正确的&

9、#160;         （       ）N2的反应速率为2mol/(L·h) H2的反应速率为7 mol/(L·h) H2的起始浓度为13mol/LN2起始浓度为2 mol/L H2的转化率为46.2%A        B        C    

10、60;   D【课后延伸】1有平衡体系：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)（正反应为放热反应），为了增加甲醇的产量，工厂应采取的正确措施是                              （     ）A.高温、高压 &#

11、160; B.适宜温度、高压、催化剂   C.低温、低压  D.低温、高压、催化剂2二氧化氮存在下列平衡：2NO2(g) N2O4(g)（正反应为放热反应）。在测定NO2的相对分子质量时，下列条件中较为适宜的是                   （      ）A、温度130、压强3.03×105Pa  &

12、#160;       B、温度25、压强1.01×105PaC、温度130、压强5.05×104Pa          D、温度0、压强5.05×104Pa3合成氨所需的氢气由煤和水发生反应制得，其中一步反应为：CO + H2O(g)  CO2 + H2(正反应为放热反应)。要使CO转化率提高，（      ）A增大H2O(g)的浓度  

13、;           B增大CO的浓度C降低温度                      D增大压强4一定温度下某密闭容器中进行反应：N2 +3H2 2NH3 ，达平衡后保持容器体积一定，通入N2，平衡       

14、         移动。保持容器体积一定，通入Ar，平衡                移动。保持容器压强一定，通入Ar，平衡                移动。保持容器体积一定，通入N2、H2、NH3，使浓度都变为原

15、来的2倍，平衡       移动。5在一定条件下，1molN2和3molH2混合后反应，达到平衡时测得平衡混合物的密度是同温同压下氢气的5倍，则氮气的转化率是           。若在同一个容器中，在相同的温度下，向容器中充入NH3，为使达到平衡时各成分的百分含量与上述平衡时相同，则起始时充入的NH3的物质的量为           。

16、6.恒温下，将amolN2与bmolH2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，发生如下反应：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)（1）若反应进行到某时刻t时，nt（N2）=13mol，nt（NH3）=6mol，计算a的值。（2）反应达平衡时，混合气体的体积为716.8L（标准状况下），其中NH3的含量（体积分数）为25%。计算平衡时NH3的物质的量。 （3）原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比（写出最简整数比，下同），n（始）n（平）=                。（4）原混合气体中，ab=                。（5）达到平衡时，N2和H