第09講化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控第一步：學(xué)析教材學(xué)知識：教材精講精析、全方位預(yù)習(xí)第二步：練練習(xí)題強(qiáng)方法：教材習(xí)題學(xué)解題、強(qiáng)化關(guān)鍵解題方法練考點(diǎn)會應(yīng)用：核心考點(diǎn)精準(zhǔn)練、快速掌握知識應(yīng)用第三步：記串知識識框架：思維導(dǎo)圖助力掌握知識框架、學(xué)習(xí)目標(biāo)復(fù)核內(nèi)容掌握第四步：測過關(guān)測穩(wěn)提升：小試牛刀檢測預(yù)習(xí)效果、查漏補(bǔ)缺快速提升1.合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)合成氨反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。已知298K時(shí)：ΔH＝－92.4kJ·mol－1，ΔS＝－198.2J·mol－1·K－1。(1)自發(fā)性：常溫(298K)下，ΔH－TΔS<0，能進(jìn)行。(2)可逆性：反應(yīng)為反應(yīng)。(3)熵變：ΔS<0，正反應(yīng)是氣體體積的反應(yīng)。(4)焓變：ΔH<0，是反應(yīng)。2．原理分析根據(jù)合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)，利用我們學(xué)過的影響反應(yīng)速率的因素和勒夏特列原理分析應(yīng)如何選擇反應(yīng)條件，以增大合成氨的反應(yīng)速率、提高平衡混合物中氨的含量，請?zhí)顚懴卤怼l件提高反應(yīng)速率提高平衡轉(zhuǎn)化率壓強(qiáng)溫度催化劑濃度反應(yīng)物濃度反應(yīng)物濃度，生成物濃度3.數(shù)據(jù)分析根據(jù)課本表2-2在不同溫度和壓強(qiáng)下(初始時(shí)N2和H2的體積比為1∶3)，平衡混合物中氨的含量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，提高反應(yīng)速率的條件是溫度、壓強(qiáng)；提高平衡混合物中氨的含量的條件是溫度、壓強(qiáng)。二者在這一措施上是不一致的。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與理論分析的結(jié)論是一致的。1.條件分析(1)壓強(qiáng)①原理分析：越大越好。②選用條件：目前，我國合成氨廠一般采用的壓強(qiáng)為MPa。③合成氨時(shí)不采用更高壓強(qiáng)的理由：壓強(qiáng)越大，對材料的強(qiáng)度和設(shè)備的制造要求就，需要的動力也越大，這將會大大增加生產(chǎn)投資，并可能降低綜合經(jīng)濟(jì)效益。(2)溫度①原理分析：低溫有利于提高原料的平衡轉(zhuǎn)化率。②選用條件：目前，在實(shí)際生產(chǎn)中一般采用的溫度為℃。③不采用低溫的理由：溫度降低會使化學(xué)反應(yīng)速率，達(dá)到平衡所需時(shí)間變長，這在工業(yè)生產(chǎn)中是很不經(jīng)濟(jì)的。合成氨反應(yīng)一般選擇400～500℃進(jìn)行的又一重要原因?yàn)殍F觸媒在500℃左右時(shí)的最大。(3)催化劑①原理分析：即使在高溫、高壓下，N2和H2的化合反應(yīng)仍然進(jìn)行得十分。②選用條件：通常采用加入以鐵為主體的多成分催化劑，又稱。③選擇催化劑的理由：改變反應(yīng)歷程，降低反應(yīng)的活化能，使反應(yīng)物在較低時(shí)能較快地發(fā)生反應(yīng)。另外，為了防止混有的雜質(zhì)使催化劑“中毒”，原料氣必須經(jīng)過。(4)濃度①原理分析：在500℃和30MPa時(shí)，合成氨平衡混合物中NH3的體積分?jǐn)?shù)也只有26.4%，即平衡時(shí)N2和H2的轉(zhuǎn)化率仍。②采取的措施：采取的方法，使氣態(tài)氨變成液氨后及時(shí)從平衡混合物中分離出去；應(yīng)將NH3分離后的原料氣，并及時(shí)N2和H2，使反應(yīng)物保持一定的濃度。③采取該措施的理由：分離出NH3以促使平衡向生成NH3的方向移動，此外原料氣的循環(huán)使用并及時(shí)補(bǔ)充原料氣，既提高了原料的，又提高了反應(yīng)，有利于合成氨反應(yīng)。2．工業(yè)合成氨的適宜條件外部條件工業(yè)合成氨的適宜條件壓強(qiáng)MPa溫度℃催化劑使用作催化劑濃度液化氨并及時(shí)分離，補(bǔ)充原料氣并循環(huán)利用[n(N2)∶n(H2)＝1∶2.8]3．合成氨的工藝流程4．選擇工業(yè)合成適宜條件的原則(1)考慮參加反應(yīng)的物質(zhì)、和等本身因素。(2)考慮影響化學(xué)反應(yīng)速率和平衡的溫度、壓強(qiáng)、濃度、催化劑等反應(yīng)條件。(3)選擇適宜的生產(chǎn)條件還要考慮設(shè)備條件、操作、經(jīng)濟(jì)成本等情況。(4)選擇適宜的生產(chǎn)條件還要考慮保護(hù)及社會效益等方面的規(guī)定和要求。【方法技巧】選擇化工生產(chǎn)適宜條件的分析角度分析角度原則要求從化學(xué)反應(yīng)速率分析既不能過快，又不能太慢從化學(xué)平衡移動分析既要注意外界條件對速率和平衡影響的一致性，又要注意二者影響的矛盾性從原料的利用率分析增加易得廉價(jià)原料，提高難得高價(jià)原料的利用率，從而降低生產(chǎn)成本從實(shí)際生產(chǎn)能力分析如設(shè)備承受高溫、高壓能力等從催化劑的使用活性分析注意催化劑的活性對溫度的限制教材習(xí)題01（P51）合成氨工業(yè)中采用循環(huán)操作，主要是為了A．增大化學(xué)反應(yīng)速率B．提高平衡混合物中氨的含量 B．提高平衡混合物中氨的含量C．降低氨的沸點(diǎn) D．提高氮?dú)夂蜌錃獾睦寐蔇．提高氮?dú)夂蜌錃獾睦寐式忸}方法教材習(xí)題04（P51）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．使用鐵觸煤，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的反應(yīng)C．700K左右比室溫更有利于合成氨的反應(yīng)D．合成氨時(shí)采用循環(huán)操作，可提高原料的利用率解題方法考點(diǎn)一合成氨條件的選擇1．1913年德國化學(xué)家哈伯發(fā)明了以低成本制造大量氨的方法，從而大大滿足了當(dāng)時(shí)日益增長的人口對糧食的需求。下列所示是哈伯法的流程圖，其中為提高原料轉(zhuǎn)化率而采取的措施是()A．①②③ B．②④⑤C．①③⑤ D．②③④2．下列有關(guān)合成氨工業(yè)的說法中，正確的是()A．從合成塔出來的混合氣體中，其中NH3只占15%，所以合成氨廠的產(chǎn)率都很低B．由于氨易液化，N2、H2在實(shí)際生產(chǎn)中可循環(huán)使用，所以總體來說合成氨的產(chǎn)率很高C．合成氨工業(yè)的反應(yīng)溫度控制在400～500℃，目的是使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動D．合成氨廠采用的壓強(qiáng)越大，產(chǎn)率越高，無需考慮設(shè)備、條件3．下列有關(guān)合成氨工業(yè)的說法中正確的是()A．鐵作催化劑可加快反應(yīng)速率，且有利于化學(xué)平衡向合成氨的方向移動B．升高溫度可以加快反應(yīng)速率，且有利于化學(xué)平衡向合成氨的方向移動C．增大壓強(qiáng)能縮短到達(dá)平衡狀態(tài)所用的時(shí)間D．合成氨采用的壓強(qiáng)是1×107～3×107Pa，因?yàn)樵搲簭?qiáng)下鐵觸媒的活性最高考點(diǎn)二化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控4．對于合成氨反應(yīng)，達(dá)到平衡后，以下分析正確的是()A．升高溫度，對正反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大B．增大壓強(qiáng)，對正反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大C．減小反應(yīng)物濃度，對逆反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大D．加入催化劑，對逆反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大5．工業(yè)合成氨的反應(yīng)為N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，該反應(yīng)應(yīng)采取的適宜條件是()A．低溫、高壓、催化劑B．適宜的溫度、高壓、催化劑C．低溫、常壓、催化劑D．適宜的溫度和壓強(qiáng)、催化劑6．某工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)生反應(yīng)：2A(g)＋B(g)M(g)ΔH<0。下列有關(guān)該工業(yè)生產(chǎn)的說法正確的是()A．工業(yè)上合成M時(shí)，一定采用高壓條件，因?yàn)楦邏河欣贛的生成B．若物質(zhì)B廉價(jià)易得，工業(yè)上一般采用加入過量的B以提高A和B的轉(zhuǎn)化率C．工業(yè)上一般采用較高溫度合成M，因溫度越高，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越高D．工業(yè)生產(chǎn)中常采用催化劑，因?yàn)樯a(chǎn)中使用催化劑可提高M(jìn)的日產(chǎn)量考點(diǎn)三以合成氨為背景的綜合題7．對于合成氨反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，下列研究結(jié)果和示意圖相符的是()選項(xiàng)ABCD研究結(jié)果壓強(qiáng)對反應(yīng)的影響溫度對反應(yīng)的影響平衡體系增加N2對反應(yīng)的影響催化劑對反應(yīng)的影響圖示8．合成氨工業(yè)對國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展具有重要的意義。對于密閉容器中的反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0,673K、30MPa下，n(NH3)和n(H2)隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是()A．c點(diǎn)處反應(yīng)達(dá)到平衡B．d點(diǎn)(t1時(shí)刻)和e點(diǎn)(t2時(shí)刻)處n(N2)不同C．其他條件不變，773K下反應(yīng)至t1時(shí)刻，n(H2)比圖中的d點(diǎn)的值要大D．a(chǎn)點(diǎn)的正反應(yīng)速率比b點(diǎn)的小9.在N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0的平衡體系中，當(dāng)分離出NH3時(shí)，下列說法正確的是()A．改變條件后速率—時(shí)間圖像如圖所示B．此過程中Q>KC．平衡體系中NH3的含量增大D．N2的轉(zhuǎn)化率增大10.某溫度下，對于反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1。N2的平衡轉(zhuǎn)化率(α)與體系總壓強(qiáng)(p)的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是()A．將1mol氮?dú)狻?mol氫氣置于1L密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，放出的熱量為92.4kJB．平衡狀態(tài)由A變?yōu)锽時(shí)，平衡常數(shù)K(A)<K(B)C．上述反應(yīng)在達(dá)到平衡后，增大壓強(qiáng)，H2的轉(zhuǎn)化率增大D．升高溫度，平衡常數(shù)K增大【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.通過工業(yè)合成氨適宜條件的選擇與優(yōu)化，認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的綜合調(diào)控的作用。2.在合成氨適宜條件的討論中，形成多角度分析化學(xué)反應(yīng)和化工生產(chǎn)條件的思路。【學(xué)習(xí)重難點(diǎn)】1.化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的綜合調(diào)控作用。2.分析化學(xué)反應(yīng)和化工生產(chǎn)條件的作用。1．（2425高二上·山東聊城·期中）下列關(guān)于合成氨的說法正確的是A．適當(dāng)延長反應(yīng)時(shí)間，可以提高合成氨氣的平衡產(chǎn)率B．升溫會導(dǎo)致原料的平衡轉(zhuǎn)化率降低C．壓強(qiáng)越大，合成氨的綜合效益越好D．鐵觸媒能減小該反應(yīng)的焓變A．為了加快反應(yīng)速率，生產(chǎn)時(shí)應(yīng)采用盡可能低的溫度B．反應(yīng)發(fā)生時(shí)采取盡可能低的壓強(qiáng)可以增大原料轉(zhuǎn)化率C．工業(yè)上選用合適的催化劑可以有效提高生成物的產(chǎn)量D．生產(chǎn)時(shí)應(yīng)采取的正確措施是適宜的溫度、高壓、催化劑A．使用催化劑是為了增大反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率B．該反應(yīng)的反應(yīng)物的鍵能總和大于生成物的鍵能總和C．通過調(diào)控反應(yīng)條件，可以提高該反應(yīng)進(jìn)行的程度A．降低溫度 B．減小的濃度 C．及時(shí)抽走部分氫氣 D．加入適宜的催化劑5．（2425高二上·河南·期中）下列關(guān)于工業(yè)合成氨的敘述正確的是A．達(dá)到平衡后，升高溫度，對正反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大B．合成氨生產(chǎn)過程中將NH3液化分離，可提高、的轉(zhuǎn)化率C．合成氨工業(yè)中為了提高氫氣的利用率，可適當(dāng)增加氫氣濃度D．使用催化劑和施加高壓，都能提高反應(yīng)速率，但對化學(xué)平衡狀態(tài)無影響6．（2425高二上·廣東廣州·期中）合成氨工業(yè)中采用循環(huán)操作，主要是為了A．增加反應(yīng)速率 B．降低氨的沸點(diǎn)C．提高平衡體系中氨的含量 D．提高原料的利用率7．（2425高二上·山西太原·期中）下列科技成果中蘊(yùn)含的化學(xué)知識敘述正確的是A．高效光解水催化劑能降低化學(xué)反應(yīng)的焓變B．合成氨工業(yè)中采用循環(huán)操作，主要是為了提高氮?dú)夂蜌錃獾睦寐蔆．運(yùn)載火箭所采用的“液氫液氧”推進(jìn)劑可把化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為熱能D．利用海洋真菌可降解聚乙烯等多種塑料，且溫度越高降解速率越快C．生產(chǎn)中采用循環(huán)操作主要是為了增大化學(xué)反應(yīng)速率D．適當(dāng)增大n(N2)：n(H2)投料比有利于提高的平衡轉(zhuǎn)化率A．將氨液化移出 B．投料時(shí)，稍微過量10．（2425高二上·山西太原·期中）下列有關(guān)合成氨工業(yè)的說法正確的是A．增大的濃度，可提高的平衡轉(zhuǎn)化率B．由于氨易液化，、在實(shí)際生產(chǎn)中可循環(huán)使用，所以總體來說氨的產(chǎn)率比較高C．合成氨工業(yè)的反應(yīng)溫度控制在400～500℃，目的是使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動D．合成氨廠采用的壓強(qiáng)是10Mpa～30MPa，因?yàn)樵搲簭?qiáng)下催化劑鐵觸媒的活性最大A．高溫、低壓條件有利于銅氨液再生B．該反應(yīng)在任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行C．合成塔控制溫度在400~500℃左右，主要目的是使合成氨反應(yīng)平衡正向移動D．合成氨過程中的加壓、加催化劑都有利于提高原料的平衡轉(zhuǎn)化率A．及時(shí)分離出液氨，可提高原料的利用率B．合成塔中充入的越多，的轉(zhuǎn)化率越大C．使用催化劑，可提高合成氨的生成速率和平衡產(chǎn)率D．實(shí)際生產(chǎn)中，常采用低溫、超高壓的條件提高氨產(chǎn)率13．（2425高二上·浙江杭州·期中）合成氨生產(chǎn)流程如圖所示。下列說法不正確的是A．合成氨選擇400℃～500℃進(jìn)行，該溫度下鐵觸媒的活性最大，可提高反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率B．壓縮機(jī)加壓是為了保證盡可能高的平衡轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率C．為了防止催化劑中毒，原料氣須經(jīng)過凈化處理D．熱交換的目的是預(yù)熱原料氣，同時(shí)對合成的氨氣進(jìn)行降溫，利于氨氣液化分離14．（2425高二上·吉林·期末）氨對發(fā)展農(nóng)業(yè)有著重要意義，也是重要的化工原料。合成氨的生產(chǎn)流程示意圖如下。下列有關(guān)合成氨說法正確的是B．熱交換的目的是預(yù)熱原料氣，同時(shí)對合成的氨氣進(jìn)行降溫利于液化分離D．步驟④⑤均有利于提高原料的平衡轉(zhuǎn)化率A．步驟①凈化處理的目的是防止催化劑因某些雜質(zhì)固體覆蓋在催化劑的活性位點(diǎn)上導(dǎo)致催化劑中毒而失活B．步驟②中“加壓”既可以提高原料轉(zhuǎn)化率，又可以加快反應(yīng)速率，所以生產(chǎn)中壓強(qiáng)越大越好C．步驟③中熱交換可以提高能源的利用率，降低能耗D．步驟⑤⑥的目的是提高原料的利用率16．（2425高二上·重慶銅梁·月考）工業(yè)合成氨的反應(yīng)為：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=92kJ/mol

ΔS=198.2J/(mol?K)有關(guān)化學(xué)反應(yīng)調(diào)控說法錯誤的是A．合成氨氣，理論上選用低溫、高壓的條件進(jìn)行控制，有利于提高合成氨的產(chǎn)率B．該反應(yīng)在常溫下可以自發(fā)進(jìn)行C．將生成的NH3進(jìn)行液化，有助于提高反應(yīng)速率D．結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，可以適當(dāng)提高原料氣體中N2的含量17．（2425高二上·廣東·期中）下圖是工業(yè)合成氨的流程示意圖。有關(guān)說法不正確的是A．步驟①中“凈化”可以防止催化劑中毒B．步驟②③既可加快反應(yīng)速率，也可增大平衡常數(shù)C．步驟④⑤均有利于提高原料平衡的轉(zhuǎn)化率D．步驟⑤的目的是將未反應(yīng)的和