2022年高考化学考点解析、例题精讲与训练：合成氨条件的选择.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 高考化学考点解析、例题精讲与训练：1复习重点合成氨条件的挑选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

2、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

3、条件：依据N 2+3H 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 2SO 4：2SO 2g+O 2g 2SO3g 为何不采纳加压方法？由于在常压下SO 2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 NH 3的合成,为何仍要挑选 500 0C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3使

4、用催化剂500 0C时,催化剂活性最大；名师归纳总结 4准时别离出NH 3,并不断补充N2和H2N 2要过量,提高成本较高的H 2转化率第 1 页,共 10 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 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 制N2：压缩 蒸发物理方法：空气 液态空气 N 2化学方法：空气 CO 2+N2 N 2 炭制 H2：燃烧去 CO 2水蒸气 CO+H 2 CO2+H2 H 2赤热炭 H2O 反应方程式为：催化剂去 CO 2催化剂C+H2Og= CO+H

5、2；CO+H 2Og= 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. 图示合成氨的原理名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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NH3增多He,使压强增大,就平稳正向移动,A.加入催化剂可以提高单位时

6、间氨的产量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 解析 A. 加入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,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、态；B. 合成氨是一个气体体积减小的反应,所以增大压强,符合勒沙特列原理；逆反应速率, 故而不转变化学平稳状使平稳正方向移动,有利于合成氨,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 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

7、最大；D. 恒温恒容下充 He,惰性气体 He不与 N2、H 2、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,平稳就向能够减弱这种转变的方法移动；不要混淆影响速率的条件和影响平稳的条件；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 溶液来吸取原料气中 CO,其反应为：CuNH32Ac+CO+NH CuNH33Ac 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

8、的乙酸铜氨液经过适当处理后又可再生,复原其吸取 再生的相宜条件是什么？ 解析 CO的才能以供循环使用,名师归纳总结 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,从而发生催化剂中第 3 页,共 10 页毒；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：- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - CuNH32Ac+CO+NHCuNH33Ac 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；要使吸取 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

9、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 H2 6 1 5 N2 2 0 1 NH3 0 4 2 1 分析 2NH3 N2 3H 2.依据反应“ 一边倒” 换算 . B 0 2 6 1 7 C 0 2 3 6.5 D 0 2 5 6.5 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

10、,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下问题：1化学平稳等同条件等温等容 aAgbBg cCg 始 a b 0 平稳态始 0 0 c 平稳态始 x y z 平稳态为了使平稳依据“ 一边倒” 原就,即可得 xa za x z 1 c a c yb zb n z 1c b 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；某工厂测得合成塔中 N2、H2 混合气体的密度为 0.5536g/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 0.693g/L 标准状况 ；求该合成氨厂 N2 的

11、转化率； 解析 由于题目中没有告知起始物质的量,也没有说明 N 2、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,名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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

12、-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

13、于合成氨的反应C500 左右比室温更有利于合成氨的反应D合成氨时采纳循环操作,可提高原料的利用率名师归纳总结 2对于可逆反应：N2g + 3H2g NH2NH3g 正反应为放热反应；以下说法中正确的第 5 页,共 10 页选项是NH3的生成速率等于3的分解速率A到达平稳时,- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 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N2,在重新达平稳时,NH 3的浓度比原平稳时增大,H2的浓度比原平衡时减小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,所以平稳向逆反应方向移动名师归纳总结

14、3工业上合成氨时一般采纳500 左右的温度,其缘由是第 6 页,共 10 页适当提高氨的合成速率提高 H2的转化率提高氨的产率催化剂在 500 时活性最大A只有BCD4将 H2和N2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、NH3的浓度分别为3、7 、4单位均为 mol/L ,就以下表达正确的N2的反应速率为2mol/Lh H2的反应速率为7 mol/Lh H2的起始浓度为13mol/L N2起始浓度为 2 mol/L H2的转化率为 46.2% ABCD5有平稳体系：COg+2H2g CH3OHg 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

15、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：2NO2g N2O4g 正反应为放热反应；在测定NO2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105 Pa B、温度 25 、压强105Pa C、温度 130 、压强104Pa D、温度 0、压强104Pa 7在N2 +3H 2 2NH 3的平稳体系中,当别离出 NH3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- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 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

16、反应制得,其中一步反应为：CO + H2Og CO2 + H2正反应为放热反应 ；要使 CO转化率提高,A增大 H2Og 的浓度 B增大 CO的浓度C降低温度 D增大压强二、填空题1肯定温度下某密闭容器中进行反应：N2 +3H2 2NH3 ,达平稳后保持容器体积肯定,通入 N 2,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 N 2、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,1molN2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

17、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：N2g+3H 2g 2NH3g 1假设反应进行到某时刻 t时, n t N 2=13mol ,n tNH 3 =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% ；名师归纳总结 运算平稳时 NH3的物质的量；第 7 页,共 10 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - -

18、 - - - - 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H2的转化率之比, N 2 H 2= 6 平稳混合气体中,n N 2 nH2 n NH3= 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 3 5：4 4 2： 3 第 8 页,共 10 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 10 页