第2章第4节 化学反应的调控-2021-2022学年高二化学同步精品学案（新教材人教版选择性必修1）

原创精品 版权归畅享化学 plus+公众号所有，授权学科网独家发布 侵权必究！ 1 《2021-2022 学年高二化学同步精品学案（新人教版选择性必修 1）》 第二章 化学反应速率与化学平衡 第四节 化学反应的调控 一、合成氨反应的原理分析 1．合成氨反应的特点 （1）反应原理：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol -1 （2）反应特点 ①可逆性：反应为可逆反应。 ②体积变化(熵变)：ΔS<0，正反应是气体体积缩小的反应。 ③焓变：ΔH< 0，是放热反应。 2．原理分析：根据合成氨反应的特点，应如何选择反应条件，以增大合成氯的反应速率、提高平衡混合物中氨的含 量？请填入下表。 3．数据分析：课本表 2－2 中的实验数据是在不同温度、压强下，平衡混合物中的含量的变化情况（初始时氮气和氢 气的体积比是 1：3）。分析表中数据，结合合成氨反应的特点，讨论应如何选择反应条件，以增大合 成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量。 温度/℃ 氨的含量/%（体积分数） 0.1MPa 10 MPa 20 MPa 30MPa 600MPa 100MPa 200 15.3 81.5 86.4 89.9 95.4 98.8 300 2.20 52.0 64.2 71.0 84.2 92.6 400 0.40 25.1 38.2 47.0 62.5 79.8 500 0.10 10.6 19.1 26.4 42.2 57.7 600 0.05 4.50 9.10 13.8 23.1 31.4 综合上述两个方面，分析增大合成氨的反应速率与提高平衡混合物中氨的含量所应采取的措施是否一致。 〔结论〕①增大压强，氨的含量提高 ；这与反应速率是一致的。 ②升高温度，氨的含量降低 ；这与反应速率是不一致的。 对合成氨反应的影响 影响因素 浓度 压强 温度 催化剂 增大合成氨的反应速率 增大反应物浓度 增大压强 升高温度 使用催化剂 提高平衡混合物中氨的含量 增大反应物浓度或 减小生成物浓度 增大压强 降低温度 无影响 原创精品 版权归畅享化学 plus+公众号所有，授权学科网独家发布 侵权必究！ 2 二、工业合成氨的适宜条件 1．问题讨论 适宜条件 压强 原理分析 压强越大越好 选用条件 一般采用的压强为 10～30 MPa。 合成氨时不采用更 高压强的理由 压强越大，对材料的强度和设备的制造要求也越高，需要的动力 也越大，这将会大大增加生产投资，并可能降低综合经济效益。 温度 原理分析 低温有利于提高原料的平衡转化率。 选用条件 一般采用的温度为 400～500 ℃℃。 不采用低温的理由 温度降低会使化学反应速率减小，达到平衡所需时间变长，这在 工业生产中是很不经济的。 催化剂 原理分析 在高温、高压下，N2和 H2的反应速率仍然很慢。 选用条件 通常采用加入以铁为主体的多成分催化剂，又称铁触媒。 选择催化剂的理由 改变反应历程，降低反应的活化能，使反应物在较低温度时能较 快地进行反应。 注意事项 为了防止混有的杂质使催化剂“中毒”，原料气必须经过净化。 合成氨反应一般选择 400～500 ℃进行的又一重要原因为铁触媒 在 500 ℃左右时的活性最大。 浓度 分离液氨 采取迅速冷却的方法，使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中 分离出去，以促使平衡向生成 NH3 的方向移动。 循环利用 N2和 H2 应将 NH3 分离后的原料气循环使用，既提高了原料的利用率，又 提高了反应速率，有利于合成氨反应。 【归纳整理】 工业合成氨的适宜条件和工艺（促进用“↑”、抑制用“↓”、无影响用“—”） 外部条件 速率 平衡 工业合成氨的适宜条件 加压 ↑ ↑ 10～30 MPa 升温 ↑ ↓ 400～500 ℃ 催化剂 ↑ — 使用铁触媒作催化剂 分离液氨 ↓ ↑ 循环利用N2和H2 ↑ ↑ 2.合成氨的工艺流程 原创精品 版权归畅享化学 plus+公众号所有，授权学科网独家发