《 化学反应条件的优化—工业合成氨》导学案 (无答案)

第4节 化学反应条件的优化———工业合成氨 学习目标： 1. 认识合成氨的化学反应原理 2. 应用化学平衡和化学反应速率知识选择合成氨的条件 3. 了解合成氨的生产流程 4.了解工业条件选择的依据和原则 学习重点： 应用化学平衡和化学反应速率知识选择合成氨的条件 学习难点： 化学反应速率和化学平衡理论在生产实际中的应用 学习过程： 一．自学导引 学生阅读课本内容，进行分组自学探究： 1.利用平衡移动的知识分析什么条件有利于氨的产量？ 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。 3.在一定的温度和压强下，合成氨的反应，从开始反应到氨气的浓度不再增大，这一过程中，正反应速率如何变化？逆反应速率如何变化？为什么？简述理由。 4学生合作分析合成氨反应有哪些特点？ 5.“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（即从化学反应速率角度）分析 使氨气生成得多的角度（即从化学平衡的角度）分析 压强 温度 是否使用催化剂 学生展示互评，检验推测的正确性。 二．归纳总结 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.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 三．活学活用 【例题1】合成氨的温度和压强通常控制在约500℃和2×107Pa～5×107Pa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 2×107Pa 5×107Pa 氨气的体积分数 19.1％ 42.2％ 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) 2NH3(g) (正反应为放热反应)。下列说法中正确的是（ ） 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 【例3】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的转化率。 【变式探究】在一定条件下，将10.0mol H2和1.0 N2充入恒容密闭容器中，发生反应N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)并达到平衡状态，则H2的转化率可能是（ ） A 15％ B 30％ C 35％ D 75％ 四．达标检测 1．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．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 A．只有⑴ B．⑴⑵ C．⑵⑶⑷ D．⑴⑷ 3．将H2和N2的混合气体通入合成塔中，经过1个小时达到平衡，此时N2、H2、NH3的浓度分别为3、7、4（单位均为mol/L），则以下叙述正确的 （ ） ①N2的反应速率为2mol/(L·h) ②H2的反应速率为7 mol/(L·h) ③H2的起始浓度为13m ... ...