2025版新教材高中化学第2章化学反应速率与化学平衡第4节化学反应的调控二工业合成氨的适宜条件学生用书新人教版选择性必修1

二、工业合成氨的适宜条件1．合成氨反应条件的选择原则工业生产中，必需从_反应速率__和_反应限度__两个角度选择合成氨的适宜条件。(1)尽量增大反应物的_转化率__，充分利用原料。(2)选择较快的_化学反应速率__，提高单位时间内的产量。(3)考虑设备的要求和技术条件。2．合成氨反应的适宜条件(1)压强①适宜条件：_10～30_MPa__。②选择依据：压强越大，须要的动力_越大__，对材料的强度和设备的制造要求就越高。(2)温度①适宜条件：_400～500_℃__。②选择依据：该温度下催化剂的活性_最大__，反应速率比较快，氨的含量也相对较高。(3)催化剂适宜条件：以_铁__为主体的多成分催化剂(又称铁触媒)。(4)浓度①适宜条件：N2和H2按物质的量之比12.8混合，适时分别出_氨气__。②选择依据：适当提高_N2__的浓度，来提高H2的转化率。(5)其他兼顾环境疼惜和社会效益，为了提高原料的_利用率__，未反应的N2和H2循环运用并刚好补充N2和H2。3．合成氨的生产流程正｜误｜判｜断(1)使气态氨变成液氨后刚好从平衡混合物中分别出去，可提高原料的利用率。(√)(2)在工业生产条件优化时，只考虑经济性就行，不用考虑环保。(×)(3)合成氨反应选择在400～500℃进行的重要缘由是催化剂在500℃左右时的活性最大。(√)深｜度｜思｜考在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化成SO3：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－196.6kJ·mol－1。(已知：催化剂是V2O5，在400～500℃时催化剂效果最好)下表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时SO2的转化率。温度/℃平衡时SO2的转化率/%0.1MPa0.5MPa1MPa5MPa10MPa45097.598.999.299.699.755085.692.994.997.798.3(1)从理论上分析，为了使二氧化硫尽可能多地转化为三氧化硫，应选择的条件是_450_℃、10_MPa__。(2)在实际生产中，选定的温度为400～500℃，缘由是_在此温度下，催化剂活性最高。温度较低，会使反应速率减小，达到平衡所需时间变长；温度较高，SO2的转化率会降低__。(3)在实际生产中，接受的压强为常压，缘由是在常压下SO2的转化率就已经很高了(97.5%)，若接受高压，平衡向右移动，但效果并不明显，且接受高压时会增大对设备的要求而增大生产成本。(4)在实际生产中，通入过量的空气，缘由是_增大反应物O2的浓度，有利于提高SO2的转化率__。(5)尾气中SO2必需回收，缘由是_防止污染环境；循环利用，提高原料的利用率(合理即可)__。应｜用｜体｜验1.2024年是合成氨工业先驱哈伯(P·Haber)获得诺贝尔奖105周年。N2和H2生成NH3的反应为：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH(298K)＝－46.2kJ·mol－1。下列关于合成氨工艺的理解正确的是(D)A．合成氨反应在不同温度下的ΔH和ΔS不愿定都小于零B．限制温度(773K)远高于室温，是为了保证尽可能高的平衡转化率和快的反应速率C．当温度、压强确定时，在原料气(N2和H2的比例不变)中添加少量惰性气体，有利于提高平衡转化率D．基于NH3有较强的分子间作用力可将其液化，不断将液氨移去，利于反应正向进行解析：依据N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH(298K)＝－46.2kJ·mol－1可知，该反应ΔH小于零，该反应为气体物质的量减小的反应，所以ΔS小于零，A错误；该反应ΔH(298K)＝－46.2kJ·mol－1小于零，限制温度(773K)远高于室温有利于平衡逆向移动，不能提高平衡转化率，但是可以加快反应速率，B错误；当温度、压强确定时，在原料气(N2和H2的比例不变)中添加少量惰性气体，容器体积增大，相当于减小压强，平衡逆向移动，降低平衡转化率，C错误；NH3可以形成分子间氢键，有较强的分子间作用力可将其液化，不断将液氨移去，利于反应正向进行，D正确。2．下列关于工业合成氨的叙述正确的是(C)A．合成氨工业温度选择为700K左右，只是为了提高NH3产率B．运用催化剂和施加高压，都能提高反应速率，但对化学平衡状态无影响C．合成氨生产过程中将NH3液化分别，可提高N2、H2的转化率D．合成氨工业中为了提高氢气的利用率，可适当增加氢气浓度解析：合成氨反应为放热反应，温度较高不利于提高NH3产率，故A错误；催化剂和高压能加快反应速率，增大压强平衡正移，催化剂对平衡无影响，故B错误；削减生成物的浓度平衡正向