节化学反应条件优化工业合成氨.pptx

第4节化学反应条件的优化——工业合成氨;用N2和H2为原料实现合成氨的工业化生产曾是一个艰巨的课题。从第一次实验室研制到工业化生产，经历了从18世纪末到20世纪初的一百多年的时间。由于化学反应的快慢和限度、催化剂等基础理论的发展，高温、高压等工业技术条件的改善，以及许多研究工作者的反复实验，德国化学家哈伯科学地创造适宜的条件调控合成氨的反应，终于在1913年实现了合成氨的工业化生产，满足了20世纪世界人口由30亿增至60亿对粮食的需求，因此人们赞扬哈伯是用空气制造面包的圣人。;;;;;;;合成氨反应的限度;保持温度、压强不变，合成氨反应达到平衡状态时，进行如下操作，平衡不发生移动的是()

A．恒温、恒压时，充入NH3

B．恒温、恒容时，充入N2

C．恒温、恒压时，充入He

D．恒温、恒容时，充入He;;合成氨的反应速率;3．浓度对化学反应速率的影响

从v＝kc(N2)·c1.5(H2)·c－1(NH3)知，在一定的温度、压强下，化学反应速率与反应物浓度c(N2)或c1.5(H2)成正比关系，与生成物浓度c(NH3)成反比关系。因此可以采用增大反应物浓度、减小生成物浓度来提高化学反应速率。

4．催化剂对化学反应速率的影响;加催化剂可以使反应的活化能从335kJ·mol－1降低

为167kJ·mol－1，＝3.4×1012(700K)表明，使用

催化剂后可以使合成氨的反应速率提高上万亿倍，因为催化剂改变了反应的历程，降低了反应所需的活化能，增大了反应速率常数，大大提高了化学反应速率。

结论：从化学反应速率理论方面分析：增大反应物浓度、使用合适的催化剂、增大压强及升高温度都可以增大合成氨的反应速率。;对于合成氨的反应来说，使用催化剂和施加高压，下列叙述中正确的是()

A．都能提高反应速率，都对化学平衡状态无影响

B．都对化学平衡状态有影响，都不影响达到平衡状态所用的时间

C．都能缩短达到平衡状态所用的时间，只有压强对化学平衡状态有影响

D．催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间，而压强无此作用;解析：本题考查运用平衡移动原理及化学反应速率理论来解决问题的实??应用能力。对于化学反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，催化剂只能降低反应所需活化能，增大反应速率常数，提高反应速率，缩短达到平衡状态所用时间，不能使化学平衡发生移动。高压能提高反应速率，使反应达到平衡状态所用时间缩短，也能使化学平衡向生成NH3的方向移动。答案为C。

答案：C;在一定条件下，将10.0molH2和1.0molN2充入恒容密闭容器中，发生反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，并达到平衡状态，则H2的转化率可能是()

A．15%B．30%C．35%D．75%

解析：对可逆反应而言，任何一种物质都不能完全转化。为方便解题，假设N2完全转化，则消耗H2的物质的量为：n消耗(H2)＝3n(N2)＝3.0mol

事实上，N2完全转化是不可能的，因而消耗H2的物质的量绝对小于3.0mol，故H2的最大转化率：α最大

(Η2)×100%＝30%，观察备选项可知答案。

答案：A;;2．对于某一特定的实际反应，选取适宜的外界条件的基本思路

(1)从可逆性、反应前后条件系数的变化、焓变三个角度分析化学反应的特点。

(2)根据反应特点具体分析外界条件对速率和平衡的影响；从速率和平衡的角度进行综合分析，再充分考虑。;催化剂;例如：合成氨的工业生产：

①压强：温度一定时，增大混合气体的压强对合成氨的速率和平衡都有利，但压强越大需要的动力越大，对材料的强度和设备的制造要求越高，一般采用2×107～5×107Pa。

②温度：从平衡的角度考虑，合成氨低温有利，但是温度过低反应速率变慢，需要很长时间才能达到平衡，很不经济，所以实际生产中，采用500℃左右的适宜温度(在此温度时催化剂的活性最大)。

③催化剂：为了加快反应速率，采用以铁为主体的铁催化剂。

④浓度：不断地补充氮气和氢气，及时地分离出氨气。;可逆反应3H2(g)＋N2(g)2NH3(g)；ΔH0达到平衡后，为了使H2的转化率增大，下列选项中采用的三种方法都正确的是()

A．升