高中化学 化学反应条件的优化 工业合成氨（第1课时）导学案
鲁科版选修4-4
学习目标：
1. 了解工业生产条件选择的依据和原则。
2. 认识合成氨的化学原理，逐步掌握用化学平衡和化学反应速率的有关知识选择合成氨的条件。
3. 了解合成氨生产的主要流程。
学习重点：工业合成氨条件的选择过程 学习难点：工业合成氨条件的选择过程 课时：1课时 【知识链接】 【合作探究】
1学生合作分析合成氨反应有哪些特点？
2.“假设聘你为某合成氨工厂的技术顾问，你将为提高生产效益提供那些参考意见？”（从加快合成氨反应速率和反应限度两个方面考虑）。 填写下列表格。 合成氨反应条件的选择 外界条件 从氨气生成的快角度（即从化学反使氨气生成得多的角度（即从 应速率角度）分析 压强 温度 化学平衡的角度）分析 是否使用催化剂 【合作研讨】1.从反应速率的角度，反应要求在高温下进行有利于加快反应速率；从化学平衡的角度，反应要求在低温度下进行有利于平衡右移。如何解决这一矛盾？
2.有人认为：增大压强，从化学反应速率和化学平衡两个方面都对合成氨有利，故可以尽可能地增大压强。这种观点正确吗？请予以评价。（参照课本６６页图２－４－３） 【小结】.资料表明，合成氨工业生产中，采用的条件一般是“20~50MPa、700K、铁催化剂”。如何理解这一反应条件的选择？
生产过程简介（结合课本６９页流程图）
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【典型例题】
【例题1】合成氨的温度和压强通常控制在约500℃和2×10Pa～5×10Pa的范围，且进入合成塔的N2、H2的体积比为1：3经科学测定，在相应条件下NH3的平衡浓度（体积分数）如表所示： 压强 氨气的体积分数 2×10Pa 19.1％ 77
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5×10Pa 42.2％ 7而实际从合成塔出来的混合气体中含氨气约为15％，这表明（ ） A 表中所测数据有明显的误差 B 生产条件控制不当 C 氨的分解速率大于预测值 D 合成氨反应未达到平衡 【变式探究】对于可逆反应：N2(g) + 3H2(g) 列说法中正确的是（ ）
A．达到平衡时，NH3的生成速率等于NH3的分解速率 B．达到平衡时，反应物和生成物的浓度一定相等
C．达到平衡时，若加入N2，在重新达平衡时，NH3的浓度比原平衡时增大，H2的浓度比原平衡时减小
D．达到平衡时，若升高温度，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 【课堂检测】
1（Ａ）．下列有关合成氨工业的叙述，可用勒夏特列原理来解释的是 （ ） 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 C．500℃左右比室温更有利于合成氨的反应 D．合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率
2（Ａ）．工业上合成氨时一般采用500℃左右的温度，其原因是 （ ） ⑴适当提高氨的合成速率 ⑵提高H2的转化率
⑶提高氨的产率 ⑷催化剂在500℃时活性最大
2NH3(g) (正反应为放热反应)。下
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A．只有⑴ B．⑴⑵ C．⑵⑶⑷ D．⑴⑷ 【达标检测】
1（Ａ级）．有平衡体系：CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)（正反应为放热反应），为了增加
甲醇的产量，工厂应采取的正确措施是 （ ） A.高温、高压 B.适宜温度、高压、催化剂 C.低温、低压 D.低温、高压、催化剂 2（Ａ级）．二氧化氮存在下列平衡：2NO2(g) N2O4(g)（正反应为放热反应）。在测定NO2的相对分子质量时，下列条件中较为适宜的是 （ ） A、温度130℃、压强3.03×10Pa B、温度25℃、压强1.01×10Pa C、温度130℃、压强5.05×10Pa D、温度0℃、压强5.05×10Pa 3（Ａ级）．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 + H2O(g) CO2 + H2(正反应为放热反应)。要使CO转化率提高，（ ） A．增大H2O(g)的浓度 B．增大CO的浓度 C．降低温度 D．增大压强
4（Ｂ级）．一定温度下某密闭容器中进行反应：N2 +3H2 2NH3 ，达平衡后 ①保持容器体积一定，通入N2，平衡 移动。 ②保持容器体积一定，通入Ar，平衡 移动。 ③保持容器压强一定，通入Ar，平衡 移动。
④保持容器体积一定，通入N2、H2、NH3，使浓度都变为原来的2倍，平衡 移动。 5（Ｂ级）．在一定条件下，1molN2和3molH2混合后反应，达到平衡时测得平衡混合物的密度是同温同压下氢气的5倍，则氮气的转化率是 。若在同一个容器中，在相同的温度下，向容器中充入NH3，为使达到平衡时各成分的百分含量与上述平衡时相同，则起始时充入的NH3的物质的量为 。
6（Ｃ级）.恒温下，将amolN2与bmolH2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：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
（1）若反应进行到某时刻t时，nt（N2）=13mol，nt（NH3）=6mol，计算a的值。
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鲁科版选修4-4高中化学第二章第四节化学反应条件的优化 工业合成氨(第1课时)导学案
