《2022年高考化学个考点精讲-考点-合成氨条件的选择.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年高考化学个考点精讲-考点-合成氨条件的选择.docx（11页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精选学习资料 - - - - - - - - - 考点 30 合成氨条件的挑选 1复习重点 1如何应用化学反应速率和化学平稳原理,挑选合成氨的相宜条件；2. 明白应用化学原理挑选化工生产条件的思路和方法；2难点聚焦 1合成氨条件的挑选 工业上用 N 2 和 H2 合成氨：N2+3H 22NH 3+Q 挑选什么样的操作条件才有利于提高生产效率 和降低成从反应速率和化学平稳两方面看,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；从化学平稳 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稳看都是有利于合成氨的；但从生产实际
2、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；故一般合成氨厂采纳的压强是 2050MPa 帕斯卡；而温度上升,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形下,尽可能加快反应速率呢？选用合适的催化剂能到达这个目的；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 450550,即温度应在 450550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；挑选相宜的条件：依据N2+3
3、H 22NH 3+Q 这一反应的特点,运用化学反应速率和化学平稳的理论来挑选相宜条件；该反应为可逆、体积减小、正反应为放热等特点；1相宜的压强：为何强调相宜？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,挑选 2 1075 10 7Pa压强；摸索：工业上生产 H 2SO4： 2SO2g+O 2g 2SO3g 为何不采纳加压方法？由于在常压下 SO2 的转化率已达 91%,不需要再加压2相宜的温度：温度越低越有利于 NH3 的合成,为何仍要挑选 5000C 高温？由于温度越低, 反应速率越小, 达平稳时间长, 单位时间产量低, 另外 5000C 时,
4、催化剂活性最大；3使用催化剂4准时别离出NH 3,并不断补充N2 和 H2N2 要过量,提高成本较高的H2 转化率小结：合成氨的相宜条件：压强： 2050MPa 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、净化名师归纳总结 制 N2：空气压缩蒸发22第 1 页,共 6 页物理方法：液态空气 N化学方法：空气 CO炭燃烧制 H2：水蒸气 CO+H2 CO H2O 赤热炭催化剂2+N2 N2 去 CO 22+H2 H去 CO 2- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 反应方程式为：催化剂C+H2Og= CO+H2； CO+H 2Og =
5、 CO 2+H2留意：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 ; 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工业合成氨相宜条件的挑选在实际生产中,需要考虑反应速率、化学平稳、原料挑选、产量和设备等多方面情形,以确定最正确的生产条件；4. 图示合成氨的原理3例题精讲例 1 以下说法,能够用勒沙特列原理来说明的是NH 3A.加入催化剂可以提高单位时间氨的产量He,使压强增大,就平稳正向移动,B.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,在合成氨平稳体系中充入增多解析 A. 加入
6、催化剂只能加快反应速率,缩短到达平稳的时间,提高“ 单位时间” 的产量,名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 不能使化学平稳发生移动；留意：催化剂能相同倍数地转变正、逆反应速率,故而不转变化 学平稳状态；B. 合成氨是一个气体体积减小的反应,所以增大压强,使平稳正方向移动,有利于合 成氨,符合勒沙特列原理；C. 由于合成氨是一个放热反应,所以从化学平稳移动角度分析,应采纳较低温度； 500高温较室温不利于平稳向合成氨方向移动；采纳 的是 500左右催化剂活性最大；500既考虑到温度对速率的影响,更主要D. 恒温恒容下充
7、He,惰性气体 He 不与 N 2、H2、NH 3 反应；虽总压强增大了,实际上平稳体系各成分浓度不变即分压不变所以平稳不移动,NH 3 的产量不变；答案 B 点评 勒沙特列原理是说转变影响平稳的一个条件,不要混淆影响速率的条件和影响平稳的条件；平稳就向能够减弱这种转变的方法移动；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 溶液来吸取原料气中 CO,其反应为：CuNH3 2Ac+CO+NH CuNH3 3Ac CO； H0 1 必需除去原料气中 CO的缘由是什么？2 吸取 CO的生产相宜条件是什么？3 吸取 CO后的乙酸铜氨液经过
8、适当处理后又可再生,复原其吸取CO的才能以供循环使用,再生的相宜条件是什么？ 解析 合成氨工业中要使用催化剂,某些物质会使催化剂的活性降低甚至消逝,从而发生催化剂中毒；故必需除去原料气中 CO；依据吸取原料气中 CO的反应方程式：CuNH3 2Ac+CO+NH CuNH3 3Ac CO； H0 可知,加压和实行较低的温度可使平稳向正反应方向移动,有利于 CO的吸取；要使吸收 CO后的乙酸铜氨液经过适当处理后又可再生,复原其吸取 CO的才能以供循环使用,只要使平稳向逆反应方向移动即可；答案： 1 防止催化剂中毒；2 低温、高压； 3 高温、低压； 点评 在实际工业生产过程中,相宜生产条件的挑选需
9、要考虑反应速率、化学平稳、原料 挑选、产量和设备等多方面因素；例 3 温度、催化剂不变,向某一固定体积的密闭容器内按以下各组物质的量加入H2、N2、NH3,反应达平稳时；氨气浓度最大的一组是A B C D H 2 6 1 5 N 2 2 0 1 NH 3 0 4 2 1 分析 2NH 3 N2 3H2.依据反应“ 一边倒” 换算. B 0 2 6 17 C 0 2 3 6.5 D 0 2 56.5 由此可知,符合题意的是B. 解答 B 小结 可逆反应, 在条件相同时 等温等容,假设到达等同平稳,其初始状态必需能互变,从极限角度看,就是各物质的物质的量要相当 . 因此可以采纳一边倒的原就来处理以
10、 下问题：1化学平稳等同条件等温等容名师归纳总结 aAgbBg cCg 平稳态第 3 页,共 6 页始 a b 0 始 0 0 c 平稳态始 x y z 平稳态- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 为了使平稳依据“ 一边倒” 原就,即可得 xa za cx az 1 c某工厂测得合成塔 yb zb cn bz 1 c例 4 合成氨工厂常通过测定反应前后混合气体的密度来确定氮的转化率；中 N2、H2 混合气体的密度为/L 标准状况 ,从合成塔中出来的混合气体在相同条件下密度为/L 标准状况 ；求该合成氨厂 N2 的转化率；解析 由于题目中没有告知起始物质的量
11、,也没有说明 N2、H 2 是按化学方程式中物质的计量数投放物料,因此部分同学就假设 N 2 为 1molH 2 为 3mol,进行解题,依据是不足的；故此题解答时只能设反应前混合气体中氮气的物质的量分数为 x,氢气物质的量分数为 1-x,依题意得：设起始有氮气2mol,氢气为 3mol,氮气转化的物质的量为y,起始物质的量N2 + 3H22NH32mol 3mol 0mol 转化物质的量ymol 3ymol 2ymol 平稳物质的量 2-ymol 3-3ymol 2ymol n 总=2-ymol+3-3ymol+2ymol=5-2ymol 依据反应前后气体质量守恒可知 答案 25% 点评 此
12、题是一道化学平稳综合运算题,考查同学综合运算的解题才能；正确的运算方法应是先由两种混合气体的密度,分别运算出反应前后两种混合气体的平均式量,由氢氨混合气的平均式量求出反应气体中氢气、氮气的体积比,再按合成氨化学反应中有关起始,转化、平稳物质的量的关系及平稳时混合气体的平均式量,从而求出氮气的转化率；4实战演练一、挑选题1以下有关合成氨工业的表达,可用勒夏特列原理来说明的是A使用铁触媒,使N2 和 H2 混合气体有利于合成氨B高压比低压条件更有利于合成氨的反应名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - C500左右比室温更有利于
13、合成氨的反应D合成氨时采纳循环操作,可提高原料的利用率2对于可逆反应： N 2g + 3H 2g 2NH 3g 正反应为放热反应；以下说法中正确的选项是A到达平稳时,NH 3 的生成速率等于NH 3 的分解速率B到达平稳时,反应物和生成物的浓度肯定相等C到达平稳时,假设加入N 2,在重新达平稳时,NH3 的浓度比原平稳时增大,H 2 的浓度比原平稳时减小D到达平稳时,假设上升温度,加快了吸热反应的速率,降低了放热反应的速率,所以平衡向逆反应方向移动3工业上合成氨时一般采纳 500左右的温度,其缘由是适当提高氨的合成速率 提高 H 2的转化率提高氨的产率 催化剂在 500时活性最大A只有 B C
14、 D4将 H 2 和 N 2 的混合气体通入合成塔中,经过 1 个小时到达平稳,此时 N2、H2、NH 3 的浓度分别为 3、7、 4单位均为 mol/L ,就以下表达正确的N 2 的反应速率为 2mol/L h H 2 的反应速率为 7 mol/L h H2 的起始浓度为 13mol/LN 2 起始浓度为 2 mol/L H 2 的转化率为 46.2% A B C D5有平稳体系：COg+2H 2g CH 3OHg 正反应为放热反应,为了增加甲醇的产量,工厂应实行的正确措施是A.高温、高压 B.相宜温度、高压、催化剂C.低温、低压 D.低温、高压、催化剂6二氧化氮存在以下平稳：2NO 2g
15、N 2O4g正反应为放热反应；在测定 NO 2 的相对分子质量时,以下条件中较为相宜的是A、温度 130、压强105Pa B、温度 25、压强105Pa C、温度 130、压强10 4Pa D、温度 0、压强10 4Pa 7在 N2 +3H 2 2NH 3 的平稳体系中,当别离出 NH 3 时,以下说法中正确的选项是A正反应速率增大 B平稳向逆反应方向移动C正反应速率大于逆反应速率D逆反应速领先变小后变大8合成氨所需的氢气由煤和水发生反应制得,其中一步反应为：CO + H 2Og CO 2 + H 2正反应为放热反应 ；要使 CO 转化率提高,A增大 H 2Og的浓度 B增大 CO 的浓度C降
16、低温度 D增大压强二、填空题名师归纳总结 1肯定温度下某密闭容器中进行反应：N 2 +3H 22NH 3 ,达平稳后第 5 页,共 6 页保持容器体积肯定,通入N2,平稳移动；保持容器体积肯定,通入Ar ,平稳移动；保持容器压强肯定,通入Ar ,平稳移动；保持容器体积肯定,通入 N2、H 2、NH 3,使浓度都变为原先的2 倍,平稳移动；2在肯定条件下,1molN 2 和 3molH 2 混合后反应,到达平稳时测得平稳混合物的密度是同温同压下氢气的5 倍,就氮气的转化率是；假设在同一个容器中,在相同的温度下, 向容器中充入NH 3,为使到达平稳时各成分的百分含量与上述平稳时相同,就起始时- -
17、 - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 充入的 NH 3的物质的量为；三、运算题恒温下,将 amolN 2 与 bmolH 2 的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中,发生如下反应：N 2g+3H 2g 2NH 3g 1假设反应进行到某时刻t 时, ntN2=13mol ,ntNH3=6mol ,运算 a 的值；2反应达平稳时,混合气体的体积为标准状况下,其中 NH 3 的含量体积分数为25%；运算平稳时 NH3 的物质的量；3原混合气体与平稳混合气体的总物质的量之比写出最简整数比,下同,n始 n平 = ；4原混合气体中,ab= ；5到达平稳时,N 2 和 H 2 的转化率之比, N2 H 2= 6平稳混合气体中,nN2 nH 2 nNH 3= 参考答案一、挑选题1. BD 2. A 3. D 4. C 5. B 6. C 7. CD 8. AC 二、填空题1.向右、不、向左、向右2.30 、 2mol三、运算题名师归纳总结 1a=16 28mol 35：4 42：3 第 6 页,共 6 页- - - - - - -