#化学：2.4《化学反应条件的优化——工业合成氨》(鲁科版选修4)导学

1、第四节化学反应条件的优化-工业合成氨学习目标1 使用化学反应速率和化学平衡原理，选择工业合成氨的适宜条件2、了解使用化学原理选择化工生产条件的适宜条件3、培养学生分析、解决问题的能力及对所学理论的使用能力。知识点 1、合成氨反应分析：压强温度催化剂浓度为增大合成一氨的反应速率增大升高加入增加 N2、H2的浓度为提咼平衡混合物中 NH3的含量增大降低H实际生产中2050MPa700K 左右铁触媒（700K 左右时活性最人）使气态 NH3变为液态 NH3,并及时从平衡混合物中分离出去，及时补充 N2和 H2知识点 2、合成氨适宜条件的选择：（1） 反应特点：N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）

2、 H=-92.2kJ/mol1 . _2. _3._。（2）适宜条件：（1）适宜压强（_ ）（2）适宜温度（_）（3）使用催化剂（_）（4）及时补充 N2、H2并将 NH3分离出来。知识点 3、化学平衡的有关计算类型（1）浓度计算（2）转化率和产率的计算(3) 压强和气体体积的计算(4) 方程式中物质计量系数的确定。典题分析例 1、某条件下合成氨达平衡时氨的体积分数为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是()A . 1/5B.1/4C.1/3D1/2分析通过假设反应前 N2、H2的物质的量，结合反应过程中转化率与化学方程式中计量系数的关系，列方程求算。设起始

3、时H2为 amol,N2为 bmol，平衡时 NH3为 xmol，贝 U3H2+N22NH3起始时：a b 0平衡后：a-3x/2b-x/2 x依题意可得方程：x/(a-3x/2)+(b-x/2)+x=25%化简得：x/(a+b)=1/5答案：A变形题 1:在一定温度下，将 2molN2和 6molH2充入固定体积的密闭容器中，发生如下反应：2 (气)+3H2(气 2NH3(气)，达到平衡后，若保持温度不变，令a、b、c分别为初始加入的2、出、NH3的物质的量，重新建立平衡，混合物中物质的量仍和上述相同。请填空：(1) 若 a=0,b=0 ,则 c=_;(2) 若 a=1,c=2，则 b=_

4、;(3) a、b、c 取值必须满足的一般条件是(用两个式子表示：其中一个只含a 和 c,另一个只含 b 和 c) _ 、_;答案(1) 4(2) 3(3) a+c/2=2 b+3c/2=6例 2 在一定温度下，向一个 2L 的真空密闭容器中事先装入催化剂，通入1molN2和3molH2,经过一段时间后，测得容器内压强为反应起始的0.9 倍，在此时间内以 H2表示的平均速率为 0.1mol?L-1?min-1,则所经过的时间是多少？分析：设平衡时气体总物质的量为x，反应时 间为 t，因为在等温等容条件下，压强比等于物质的量的比，所以x/(1+3)=0.9x=3.6所以 x=4 3.6=0.4N2

5、+3H2 2NH3 n1312n0.4n=0.6mol所以 出的浓度变化值为 0.6mol/2L =0.3mol/LV(H2)= C(H2)/t=0.3/tt=3min答案：3min例 3 在一定温度下，在定压容器 a 与定容容器 b 中，分别盛入体积比为 1:3 的 N2和出, 开始时体积相同，达到平衡时,N2的转化率应该是 _Aa 大 B.b 大 C.a、b 一样大D.不一定分析：设定容容器 b 中 N2的转化率为a,对定压容器 a 先进行等容操作，此时 N2的转 化率为a,因为该反应为气体分子数减少的反应，则此时压强变小，为保持压强不变， 需压缩气体增大压强，此时平衡向右移动，N2的转化

6、率进一步增大。所以a大，答案：A变形题 1:有密闭容器 A 和 B, A 保持恒压，B 保持恒容，起始时向容积相等的 A、B 中分别通入体积比为 2:1的等量的 SO2与 02,发生 2SO2+O2一 2SO3的反应，并达到平衡， 则(填 、=、,逆、正或不变)(1) SO2的转化率a(A)_a(B)(2)起始时两容器的反应速率v(A)_v(B),反应过程中反应速率 v(A)_v(B)(3)_ 达到平衡时，分别通入等量的 Ar 气，A 中平衡向 _ 反应方向移动，B 中的化学反应速率_答案：(1) (2) =、(3 )逆、不变例 4 恒温下，将 amolN2与 bmolH?的混合气体通入一个固

7、定容积的密闭容器内，发生女口下反应 N2+3H22NH3(1) 若反应到某时刻 t 时，n(N2)=13mol n(NH3)=6mol 求 a 的值。(2)反应到达平衡时，混合气体体积为716.8L (标况)其中 NH3的含量(体积分数) 为 25%，计算平衡时 NH3的物质的量。(3) 混合气体中 a:b=_(4) 平衡混合气体中 n(N2):n(H2)：n(NH3)=_1312分析：(1) t 时刻时，NH3生成 6molN2+3H22NH3132t 时刻：396平衡：4128所以：a=13+3=16 (mol)(2) 平衡时 n(NH3)=(716.8X25%)/22.4= 8mol则由化学方程式知生成8molNH3需消耗 N24mol H212mol最后剩余 N2：16- 4=