2018-2019学年鲁科版选修4 第二单元第四节 化学反应条件的优化——工业合成氨 学案(1)
2018-2019学年鲁科版选修4 第二单元第四节 化学反应条件的优化——工业合成氨 学案(1)第3页

  B.高压比常压更加有利于合成氨的反应

  C.500 ℃左右比室温更有利于合成氨的反应

  D.使反应混合物中的氨液化有利于合成氨的反应

解析:使用铁触媒,能同等程度地加快正逆反应的速率,但正逆反应速率仍相等,因而平衡不发生移动,只是可以缩短达到平衡所需的时间,不能用平衡移动原理来解释。由于合成氨的正反应是一个气体分子数减小的反应,所以增大压强可以使平衡向着生成氨的方向移动,可以用平衡移动原理解释。

  合成氨反应是放热反应,低温虽然可以提高氨气的产量,但是反应速率太慢,而温度太高虽能加快反应速率,但却使平衡混合物中氨气的含量降低,因此工业生产一般采用适宜的温度,既能加快反应速率又能适当维持平衡混合物中氨气的含量,500 ℃左右铁触媒的活性最高,因此此选项不能用平衡移动原理来解释。将生成物氨气液化分离,降低了生成物的浓度,将使平衡向生成氨的方向移动,有利于氨的生成,可以用平衡移动原理来解释。

答案:AC

【例2】下表为不同温度和压强下SO2转化为SO3的转化率。

压强/Pa转化率温度 1×105 5×105 1×106 5×106 1×107 450 ℃ 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550 ℃ 85.6 92.6 94.9 97.7 98.3   (1)从理论上看,为了使SO2尽可能转化为SO3,可控制的条件是________、________。

  (2)在实际工业生产中选用的反应温度是________。

  (3)采用的压强是______Pa,理由是________________。

解析:(1)该反应的特点是气体系数减小,正反应放热,故要提高SO2的转化率,应增大体系的压强,降低反应的温度。

  (2)450 ℃为催化剂的活性温度,且该温度和常压下,SO2的转化率较高。

  (3)常压下SO2的转化率已经较高,增大压强尽管SO2的转化率增大,但对设备的要求也高,增大了经济投入,提高了生产成本,故综合考查选择的压强为常压。

答案:(1)降低温度 增大压强 (2)450 ℃

  (3)1×105 常压下SO2的转化率已经较高,增大压强尽管SO2的转化率增大,但对设备的要求也高,增大了经济投入,提高了生产成本

【例3】用煤(主要成分以C表示)、水和空气为原料合成NH3,则1 t煤理论上可以合成________ t NH3。

解析:由C+H2O(g) CO+H2

  CO+H2OCO2+H2

  N2+3H22NH3

  可得关系式:3C ~ 6H2 ~ 2N2 ~ 4NH3

     3×12 t          4×17 t