第4——节化学反应条件的优化工业合成氨[目标要求]1.认识合成氨的化学原理。2.应用化学平衡和化学反应速率的有关知识选择合成氨的条件。3.了解合成氨生产的主要流程。4.了解工业条件选择的依据和原则。一、合成氨反应的限度1．合成氨的化学反应方程式________________________________________。2．合成氨反应的特点(1)它是一个________反应。(2)正反应是一个________反应。(3)正反应是气体体积________的反应。因此，________温度、________压强将有利于化学平衡向生成____的方向移动。在一定温度、压强下，反应物氮气、氢气的体积比为1∶3时平衡混合物中氨的含量最高。二、合成氨反应的速率1．速率方程：在特定条件下，合成氨反应的速率与参加反应的物质的浓度的关系式为：v＝kc(N2)·c3/2(H2)·c－1(NH3)，由速率方程可知：________N2或H2的浓度，减小NH3的浓度，都有利于提高合成氨反应的速率。2．温度升高时，k增大，因此升温有利于提高合成氨的速率。3．加入合适的催化剂能降低合成氨反应的活化能，使合成氨反应的速率提高上万亿倍。三、合成氨的适宜条件1．合成氨反应条件的选择原理工业生产中，既要考虑尽量增大反应物的____________，充分利用原料，又要选择较快的____________，提高单位时间内的产量。以上两点是选择反应条件的出发点，当二者发生矛盾时，要结合具体情况具体分析，找出最佳的反应条件。2．合成氨反应的适宜条件(1)压强①适宜条件②理论依据：压强越大，要求动力越大，对材料和设备的制造要求就越高。(2)温度①适宜条件：________左右。②理论依据：该温度下催化剂的活性最高，反应速率比较快，氨的含量也相对较高。(3)催化剂①适宜条件：以____为主的多成分催化剂。②理论依据：加快反应速率。(4)浓度①适宜条件：氮气和氢气按物质的量之比1∶2.8时混合，适时分离出氨气。②理论依据：适当提高氮气的分压，来提高氢气的转化率。(5)其他为了提高原料的__________，未反应的氮气和氢气循环使用并及时补充氮气和氢气。3．合成氨工业生产流程(1)原料气的制取N2：将空气液化、蒸发分离出N2或者将空气中的O2与碳作用生成CO2，除去CO2后得N2。H2：用水和燃料(煤、焦炭、石油、天然气等)在高温下制取。用天然气和水制H2的主要反应为：CH4＋H2O(g)=====CO＋3H2CO＋H2O(g)=====CO2＋H2(2)制得的N2、H2需净化、除杂质，再用压缩机压缩至高压。(3)氨的合成：在适宜的条件下，在合成塔中进行。(4)氨的分离：经冷凝使氨液化，将氨分离出来，提高原料的利用率，并将没有完全反应的N2和H2循环送入合成塔，使其被充分利用。4．合成氨的发展前景(1)寻找________温度下合成氨的催化剂。(2)研制出能承受________且廉价的新材料。(3)人工模拟生物固氮。知识点一合成氨反应的限度1．能够使合成氨反应进行的程度增大的措施是()A．升高温度B．降低压强C．使用催化剂D．不断移去NH32．利用原料气在合成塔中合成NH3，为提高N2的转化率应采取的措施是()A．高温B．高压C．使用催化剂D．增大N2的浓度知识点二合成氨条件的选择3．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N2和H2混合气体有利于合成氨B．高压比常压条件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．合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率4．年10月10日，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做出的开拓性贡献。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，且有利于平衡向合成氨的方向移动B．将氨从混合气中分离，可加快反应速率，且有利于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，且有利于平衡向合成氨的方向移动5．工业合成氨的反应是在500℃左右进行的，这主要是因为()A．500℃时此反应速率最快B．500℃时NH3的平衡浓度最大C．500℃时N2的转化率最高D．500℃时该反应的催化剂活性最大练基础落实1．关于工业合成氨的叙述中，错误的是()A．在动...
