學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精課堂互動三點(diǎn)剖析一、合成氨適宜條件的分析1.理論分析反應(yīng)式：N2（ｇ）+3H2(g)2NH3（g)；ΔH=—92.4kJ·mol-1反應(yīng)特點(diǎn)：(1)體積減小的反應(yīng)；(2）放熱反應(yīng)；（3）N2鍵能很大，所以成為活化分子所需能量也很高。2.從速率角度分析：（1)溫度越高反應(yīng)速率越快；（2)壓強(qiáng)越大，濃度越大,反應(yīng)速率越快；（3）使用催化劑。3。從平衡角度分析：(1）溫度越高NH3的產(chǎn)率越低；（2）壓強(qiáng)越大，氨氣的產(chǎn)率越高；(3）不斷分離出NH3,有利于提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。【例1】下列有關(guān)合成氨工業(yè)的敘述，可用勒夏特列原理來解釋的是()A。使用鐵觸媒，使N2和H2混合氣體有利于合成氨B。高壓比常壓條件更有利于合成氨C。500℃左右比室溫更有利于合成氨的反應(yīng)D.合成氨時采用循環(huán)操作，可提高原料的利用率解析：使用催化劑只能改變反應(yīng)速率,不能使平衡發(fā)生移動，選項(xiàng)A不正確.合成NH3的反應(yīng)特點(diǎn)之一是正反應(yīng)是氣體體積縮小的反應(yīng)，當(dāng)其他條件不變時，增大壓強(qiáng),平衡向氣體總體積減小的方向移動，所以高壓將有利于NH3的合成，選項(xiàng)B符合。合成NH3的另一特點(diǎn)是正反應(yīng)為放熱反應(yīng),低溫雖有利于平衡向正反應(yīng)方向移動,但反應(yīng)速率太慢,生產(chǎn)周期太長，所以在生產(chǎn)上一般采用提高溫度(500℃)加快反應(yīng)速率的方法來提高NH3的生產(chǎn)率.另一方面，選用500℃是考慮到此溫度下催化劑活性最大，因此選項(xiàng)C不能用勒夏特列原理來解釋。合成氨采用循環(huán)操作,并沒有涉及化學(xué)平衡的移動，因此選項(xiàng)D不能用勒夏特列原理解釋。答案：B二、合成氨工業(yè)簡述1。原料氣的制備、凈化和壓縮（1）原料氣N2和H2的制備N2：H2:發(fā)生反應(yīng)：C+H2O（g)CO+H2CO+H2O（g)CO2+H2另外還有一些其他方法，這里不再介紹。（2)原料氣的壓縮用壓縮機(jī)將凈化后的H2和N2的混合氣體壓縮至適宜壓強(qiáng).2。氨的合成設(shè)備：合成塔（由接觸室和熱交換器兩部分組成)3。氨的分離和循環(huán)操作工業(yè)上合成塔出來的氣體（又稱出塔氣體）通常約含15%（體積分?jǐn)?shù)）左右的氨。(1）氨的分離：出塔氣體通過冷凝器，使氨液化，再在氣體分離器里把液氨分離出來，并導(dǎo)入液氨貯罐。（2）循環(huán)操作過程：使沒有起反應(yīng)的物質(zhì)從反應(yīng)后的生成物里分離出來,重新回到反應(yīng)器里的工藝過程。循環(huán)操作的目的是可充分利用原料。【例2】工業(yè)上合成氨的主要生產(chǎn)過程有：（1)原料氣的制備、凈化和壓縮。氮?dú)鈦碓从赺_____________,氫氣來源于______________,凈化原料氣的原因是_________________________。(2）氨的合成.在___________中進(jìn)行，反應(yīng)的最佳條件是_________________________。（3)氨的分離.如將N2、H2按體積比1∶3進(jìn)入合成塔，從合成塔出來的混合氣中通常約含體積分?jǐn)?shù)為15％左右的氨,則出來的混合氣體中含H2的體積分?jǐn)?shù)為______________，N2的體積分?jǐn)?shù)為______________。解析：(3）設(shè)起始N2、H2的體積分別為1、3，反應(yīng)中轉(zhuǎn)化的N2的體積為x,則： N2+ 3H22NH3起始體積1 3 0平衡體積1-x3—3x2x依題意：×100%=15％,解得：x=故φ(H2）=×100%=63。75%φ(N2)=1—φ（H2)-φ（NH3)=21.25％答案：(1）空氣水和燃料防止催化劑中毒（2）合成塔壓強(qiáng)10～30MPa，溫度400~500℃左右，鐵觸媒作催化劑（3）63。75％21.25%各個擊破類題演練1已知N2(g)+3H2(g)2NH3（g)；ΔH〈0,2SO2（g)+O22SO3（g)；ΔH〈0，回答下列問題：(1）從影響速率和平衡的因素分析，要有利于NH3和SO3的生成，理論上應(yīng)采取的措施是________________________，實(shí)際生產(chǎn)中采取的措施分別是______________________.（2)在實(shí)際生產(chǎn)的合成氨過程中，要分離出NH3，目的是________________________________________;而合成SO3過程中，不需要分離出SO3，原因是_____________________________。答案：（1）高溫、高壓、催化劑合成氨：高溫、高壓、催化劑；合成SO3:高溫、常壓、催化劑（2）減少生成物濃度,使平衡向生成氨的方向移動該反應(yīng)向生成SO3的方向進(jìn)行的程度大，達(dá)到平衡后SO2余量較少,故不需要分離SO3變式提升1合成氨時，既要使合成氨的產(chǎn)率增大，又要使反應(yīng)速率增快，可采取的辦法是…()A。補(bǔ)充N2B.升高溫度C。減小壓強(qiáng)D。分離出NH3解析：補(bǔ)充N2既能加快反應(yīng)速率，又能促進(jìn)平衡向右移動。答案:A類題演練2利用天然氣合成氨的工藝流程示意圖如下，依據(jù)流程圖，完成下列填空：(1）天然氣脫硫時的化學(xué)方程式是_________________________.（2）nmolCH4經(jīng)一次轉(zhuǎn)化后產(chǎn)生CO0.9nmolmol、產(chǎn)生H2______________mol（用含n的代數(shù)式表示)。(3）K2CO3(aq)和CO2反應(yīng)在加壓下進(jìn)行，加壓的理論依據(jù)是______________。a.相似相溶原理b.勒夏特列原理c.酸堿中和原理(4)由KHCO3分解得到的CO2可用于______________(寫出CO2的一種重要用途）.（5)整個流程有三處循環(huán),一是Fe(OH）3循環(huán)，二是K2CO3(aq)循環(huán)，請在上述流程圖中標(biāo)出第三處循環(huán)（循環(huán)方向、循環(huán)物質(zhì)）。解析：（2）一次轉(zhuǎn)化所發(fā)生的反應(yīng)是CH4+H2O====CO+3H2，參加反應(yīng)的CH4為0。9nmol,生成H2為3×0.9nmol=2.7nmol.（3）K2CO3（aq）+CO2(g）+H2O====（l）2KHCO3（aq），這是氣體體積縮小的反應(yīng)，根據(jù)勒夏特列原理,增大壓強(qiáng)有利于KHCO3的生成。(5）N2、H2經(jīng)合成塔合成氨后，還有大量的N2、H2未參加合成，所以除NH3后的N2、H2重新回到合成塔，再進(jìn)行合成氨反應(yīng)。答案：（1）3H2S+2Fe（OH）3====Fe2S3+6H2O(2）2.7n（3）b（4）生產(chǎn)純堿（或作制冷劑等）（5）變式提升2下列是合成氨的簡要流程示意圖：沿x路線