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(共25张PPT)
四、 化学反应的调控
化学反应速率与化学平衡
第二章
知 识 点 一
知识点一　合成氨条件的理论分析
1. 合成氨反应的特点
化学方程式：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)。已知298 K时：ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，ΔS＝－198.2 J·mol－1·K－1。
(1)自发性：常温(298 K)下，ΔH－TΔS______0，能自发进行。
(2)可逆性：反应为可逆反应。
(3)熵变：ΔS＜0，正反应是气体体积__________的反应。
(4)焓变：ΔH＜0，正反应是__________反应。
＜
减小
放热
2. 原理分析
从增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨含量角度分析：
条件 增大反应速率 提高氨的含量
压强 __________ __________
温度 __________ __________
催化剂 __________ __________
浓度 __________反应物浓度 __________反应物浓度，__________生成物浓度
增大压强
增大压强
升高温度
降低温度
使用
无影响
增大
增大
减小
[判断正误]
(1)在合成氨的实际生产中，温度越低，压强越大越好。(　　)
(2)在合成氨中，加入催化剂能提高原料的转化率。(　　)
(3)增大反应物的浓度，减少生成物的浓度，可以提高氨的产
率。(　　)
(4)合成氨中在为提高速率和原料的转化率上对温度的要求是
一致的。(　　)
×
×
√
×
例1　如图所示为工业合成氨。下列说法中，错误的是(　　)
A. 步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒
B. 步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率，又可以增大反应速率
C. 步骤③④⑤均有利于提高原料的平衡转化率
D. 为保持足够高的原料利用率，应在反应达到一定转化率时及时将氨从混合气中分离出去
C
知 识 点 二
知识点二　工业合成氨的适宜条件与化学反应的调控
1. 合成氨反应条件的选择原则
工业生产中，必须从__________和__________两个角度选择合成氨的适宜条件。
(1)尽量增大反应物的__________，充分利用原料。
(2)选择较快的________________，提高单位时间内的产量。
(3)考虑设备的要求和技术条件。
反应速率
反应限度
转化率
化学反应速率
2. 合成氨反应的适宜条件
(1)压强。
①适宜条件：___________________。
②选择依据：压强越大，需要的动力__________，对材料的强度和设备的制造要求就越高。
(2)温度。
①适宜条件：_________________。
②选择依据：该温度下催化剂的活性__________，反应速率比较大，氨的含量也相对较高。
10 MPa~30 MPa
越大
400~500 ℃
最大
(3)催化剂。
适宜条件：以________为主体的多成分催化剂(又称铁触媒)。
(4)浓度。
①适宜条件：N2和H2按物质的量之比1∶2.8混合，适时分离出__________。
②选择依据：适当提高________的浓度，来提高H2的转化率。
(5)其他。
兼顾环境保护和社会效益，为了提高原料的__________，未反应的N2和H2循环使用并及时补充N2和H2。
铁
氨气
N2
利用率
3. 化学反应的调控
(1)化学反应的调控，就是通过改变__________使一个可能发生的反应按照某一方向进行。
(2)在实际生产中常常要结合设备条件、安全操作、__________等情况，综合考虑影响化学反应速率和__________的因素，寻找适宜的生产条件。
(3)要根据环境保护及社会效益等方面的规定和要求作出分析，权衡利弊，才能实施生产。
反应条件
经济成本
化学平衡
[判断正误]
(1)使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去，可提高
原料的利用率。(　　)
(2)在工业生产条件优化时，只考虑经济性就行，不用考虑环
保。(　　)
(3)合成氨反应选择在400~500 ℃进行的重要原因是催化剂在500 ℃左右时的活性最大。(　　)
(4)工业合成氨的反应是ΔH＜0、ΔS＜0的反应，在任意温度下都可自发进行。(　　)
√
×
√
×
例2　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. 高压比常压条件更有利于合成氨的反应
C. 700 K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
B
归纳总结
选择化工生产适宜条件的分析角度
分析角度 原则要求
从化学反应速率分析 既不能过快使反应不可控，又不能太慢使生产效率低下
从化学平衡移动分析 既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意二者影响的矛盾性
从原料的利用率分析 增加易得廉价原料的投料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本
从实际生产能力分析 如设备承受高温、高压的能力等
从催化剂的使用活性分析 注意催化剂的活性对温度的限制
随 堂 检 测
1. 下列关于合成氨工业的说法，错误的是(　　)
A. 混合气进行循环利用遵循绿色化学思想
B. 工业上采用高温条件的目的是提高平衡转化率
C. 对原料气进行压缩可增大原料气的转化率
D. 使用催化剂能增大该反应的速率的原因是降低了活化能
B
2. (2025·舟山中学检测)下列关于工业合成氨反应的调控的说
法，正确的是(　　)
A. 合成氨时，常采用迅速冷却的方法将氨液化，提高原料转
化率
B. 合成氨时为提高平衡转化率，温度越高越好
C. 增大N2浓度，可以提高活化分子百分数，从而增大反应速率
D. 合成氨时为提高原料转化率，压强越高越好
A
3. (2025·萧山中学检测)下列关于化学反应的调控措施的说法，
错误的是(　　)
A. 硫酸工业中，为使黄铁矿充分燃烧，可将矿石粉碎
B. 硝酸工业中，氨的氧化使用催化剂是为了增大反应速率，提高生产效率
C. 合成氨工业中，为提高氮气和氢气的利用率，采用循环操作
D. 对于合成氨的反应，如果调控好反应条件，可使一种反应物的转化率达到100%
D
4. 合成氨的工业流程如图所示。
下列说法中，错误的是(　　)
A. 增大压强既可以增大反应速
率，又可以提高原料转化率
B. 升高温度既可以增大反应速
率，又可以提高平衡转化率
C. 冷却过程中采用热交换有助
于节约能源
D. 原料循环使用可提高其利用率
B
5. 工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖，其反应为N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1　ΔS＝－200 J·K－1·mol－1。请回答下列问题：
(1)合成氨反应在常温下_______(填“能”或“不能”)自发。
(2)__________(填“高”或“低”，下同)温有利于提高反应速率，__________温有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素，工业常采用400~500 ℃。
能
高
低
下列说法中，正确的是__________(填字母，下同)。
a. 氨气在“冷Ti”表面生成，有利于提高氨的平衡产率
b. N≡N在“热Fe”表面断裂，有利于提高合成氨反应速率
c. “热Fe”高于体系温度，有利于提高氨的平衡产率
d. “冷Ti”低于体系温度，有利于提高合成氨反应速率
ab
(4)方案二：M－LiH复合催化剂。
下列说法中，正确的是__________。
a. 300 ℃时，复合催化剂比单一催化剂效率更高
b. 同温同压下，复合催化剂有利于提高氨的平衡产率
c. 温度越高，复合催化剂活性一定越高
a

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