【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

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. 了解应用化学原理选择化工生产条件的思路和方法。 2 .难点聚焦 1 .合成氨条件的选择工业上用 N 2和H 2 合成氨: N 2 +3H 2 2NH 3 +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 N 2、H 2 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 N 2和H 2 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 N 2和H 2 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 N 2 +3H 2 2NH 3 +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 NH 3 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× 10 7 ~5× 10 7Pa 压强。思考:工业上生产 H 2 SO 4: 2SO 2 (g)+O 2 (g) 2SO 3 (g) 为何不采用加压方法?(因为在常压下 SO 2 的转化率已达 91% ,不需要再加压) (2) 适宜的温度: 温度越低越有利于 NH 3 的合成, 为何还要选择 500 0C 高温?因为温度越低,反应速率越小,达平衡时间长,单位时间产量低,另外 500 0C 时,催化剂活性最大。(3 )使用催化剂(4 )及时分离出 NH 3 ,并不断补充 N 2和H 2(N 2 要过量,提高成本较高的 H 2 转化率) 小结:合成氨的适宜条件: 压强: 20~50MPa 帕斯卡温度: 500 ℃左右催化剂:铁触媒 2 .合成氨工业简述 1 .原料气的制备、净化①制N 2: 物理方法: 空气液态空气 N 2 化学方法: 空气 CO 2 +N 2N 2 1H 2: 压缩蒸发炭H 2O 燃烧(去 CO 2) 水 蒸气 CO+H 2 CO 2 +H 2H 2 反应方程式为: C+H 2O(g) ==== CO+H 2; CO+H 2O(g) ==== CO 2 +H 2 注意: 制得的 N 2、H 2 需要净化, 清除杂质, 以防止催化剂“中毒”。 2. 合成氨反应的特点化学反应: N 2 +3H 2 2NH 3;△ 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