【全程复习】2014高考化学-(难点聚焦 例题精讲 实战演练)合成氨条件的选择考点归类整理.doc

【全程复****2014高考化学-(难点聚焦+例题精讲+实战演练)合成氨条件的选择考点归类整理
高考化学考点归类整理：合成氨条件的选择
1．复****重点
1．如何应用化学反应速率和化学平衡原理，选择合成氨的适宜条件。
。
2．难点聚焦
1．合成氨条件的选择
工业上用N2和H2合成氨：
N2+3H2 2NH3+Q
从反应速率和化学平衡两方面看，选择什么样的操作条件才有利于提高生产效率和降低成本呢？
从速率看，温度高、压强大（即N2、H2浓度大）都会提高反应速率；
从化学平衡看，温度低、压强大都有利于提高N2和H2的转化率。
可见，压强增大，从反应速率和化学平衡看都是有利于合成氨的。但从生产实际考虑，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，将使成本增大。故一般合成氨厂采用的压强是20~50MPa帕斯卡。
而温度升高，有利于反应速率但不利于N2和H2的转化率。
如何在较低的温度下保持较大转化率的情况下，尽可能加快反应速率呢？选用合适的催化剂能达到这个目的。那么，较低的温度是低到什么限度呢？不能低于所用催化剂的活性温度。目前使用的催化剂是以铁为主体的多成分催化剂——又称铁触媒。其活性温度为450℃~550℃，即温度应在450~550℃为宜。将来如制出活性温度更低、活性也很在的新型催化剂时，合成氨使用的温度当然比现在要低，转化率就能更高了。
选择适宜的条件：根据N2+3H2 2NH3+Q这一反应的特点，运用化学反应速
率和化学平衡的理论来选择适宜条件。该反应为可逆、体积减小、正反应为放热等特点。
（1）适宜的压强：为何强调适宜？压强越大、有利于NH3的合成，但太大，所需动力大，材料强度高，设备制造要求高，成本提高，选择2×107~5×107Pa压强。
思考：工业上生产H2SO4：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)为何不采用加压方法？（因为在常压下
CO2+H2 H2
反应方程式为：
△
催化剂
C+H2O（g）==== CO+H2；CO+H2O（g）==== CO2+H2
催化剂
注意：制得的N2、H2需要净化，清除杂质，以防止催化剂“中毒”。
△

化学反应：N2+3H2 2NH3 ; △H=-
（1）可逆反应； （2）正反应是放热反应； （3）正反应是气体体积缩小的反应。
3．工业合成氨适宜条件的选择
在实际生产中，需要考虑反应速率、化学平衡、原料选择、产量和设备等多方面情况，以确定最佳的生产条件。
4. 图示合成氨的原理
3．例题精讲
例1 下列说法，能够用勒沙特列原理来解释的是（ ）
加入催化剂可以提高单位时间氨的产量
高压有利于氨的合成反应
C. 500℃高温比室温更有利于合成氨的反应
D. 恒温恒容下，在合成氨平衡体系中充入He，使压强增大，则平衡正向移动，NH3增多
[解析]
A. 加入催化剂只能加快反应速率，缩短到达平衡的时间，提高“单位时间”的产量，不能使化学平衡发生移动。注意：催化剂能相同倍数地改变正、逆反应速率，故而不改变化学平衡状态。
B. 合成氨是一个气体体积减小的反应，所以增大压强，使平衡正方向移动，有利于合成氨，符合勒沙特列原理。
C. 因为合成氨是一个放热反应，所以从化学平衡移动角度分析，应采用较低温度。500℃高温较室温不利于平衡向合成氨方向移动。采用500℃既考虑到温度对速率的影响，更主要的是500℃左右催化剂活性最大。
D. 恒温恒容下充He，惰性气体He不与N2、H2、NH3反应。虽总压强增大了，实际上平衡体系各成分浓度不变（即分压不变）所以平衡不移动，
NH3的产量不变。
[答案] B
[点评]
勒沙特列原理是说改变影响平衡的一个条件，平衡就向能够减弱这种改变的方法移动。不要混淆影响速率的条件和影响平衡的条件。
例2：合成氨工业中，原料气(N2，H2及少量的CO，NH3的混合气)在进入合成塔前常用乙酸二氨合铜(Ⅰ)溶液来吸收原料气中CO，其反应为：
[Cu(NH3)2Ac]+CO+NH3 [Cu(NH3)3]Ac·CO；△H<0
(1)必须除去原料气中CO的原因是什么？
(2)吸收CO的生产适宜条件是什么？
(3)