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课件网) 第二章 化学反应速率与化学平衡 第四节 化学反应的调控 合成氨反应的原理分析和数据分析 1.原理：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。 2.反应特点：气体体积缩小的放热的可逆反应。 3.原理分析 对合成氨反应的影响 影响因素 浓度 温度 压强 催化剂 增大合成氨反应的速率 增大反应物浓度 升高温度 增大压强 使用 提高平衡混合物中氨的含量 增大反应物浓度 降低温度 增大压强 无影响 4.数据分析 根据教材第47页表2-2在不同温度和压强下(初始时N2和H2的体积比为1∶3)平衡混合物中氨的含量的实验数据分析，增大反应速率的条件是升高温度、增大压强、增大反应物浓度或使用催化剂等，增大平衡混合物中氨的含量的条件是降低温度、增大压强、增大反应物浓度等。二者在温度上的措施是不一致的。 (3)催化剂 ①在高温、高压下，N2和H2的化合反应仍然进行得十分缓慢。 ②使用催化剂，改变反应历程，降低反应的活化能，使反应物在较低温度时也能较快地进行反应。 ③目前普遍使用的是以铁为主体的多成分催化剂，又称铁触媒。 ④原料气必须经过净化，目的是防止混有的杂质使催化剂“中毒”。 (4)浓度 ①在500 ℃和30 MPa时，平衡混合物中NH3的体积分数及平衡时N2和H2的转化率仍较低。 ②实际生产中采取迅速冷却的方法，使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去，使平衡向生成NH3的方向移动；将NH3分离后的原料气循环使用，并及时补充N2和H2，使反应物保持一定的浓度。 4.选择工业合成适宜条件的原则 (1)考虑参加反应的物质的组成、结构和性质等本身因素。 (2)考虑影响化学反应速率和平衡的温度、压强、浓度、催化剂等反应条件。 (3)选择适宜的生产条件还要考虑设备条件、安全操作、经济成本等。 (4)选择适宜的生产条件还要考虑环境保护及社会效益等方面的规定和要求。 选择化工生产适宜条件的分析角度与原则要求 分析角度 原则要求 从化学反应速率的角度分析 既不能过快，又不能太慢 从化学平衡移动的角度分析 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 从原料利用率的角度分析 增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本 从实际生产能力的角度分析 如设备承受高温、高压的能力等 从催化剂的使用活性的角度分析 注意温度对催化剂活性的限制 该反应为反应前后气体分子数减少的反应，ΔS＜0，且ΔH＜0，ΔG＝ΔH－TΔS＜0时，反应可自发进行，则该反应的正反应在低温下可自发进行；由于ΔH＜0，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数K减小。 温度升高，平衡向吸热反应方向移动。 低温 减小 (3)在2 L恒容密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2合成氨，测得N2的转化率与温度的关系如图1所示。则温度T1 (填“＞”或“＜”)T2。T1温度下，合成氨反应的平衡常数K为 (结果保留3位有效数字)。 图1 ＞ 8.33 图1 (4)一定温度下，在容积可变的密闭容器中充入 1 mol N2和 4 mol H2合成氨，相同时间内，测得NH3(g)体积分数与压强的关系如图2所示。cd段NH3(g)体积分数急剧降低的原因可能是 (填字母)。 A. 平衡向左移动 B. 反应速率降低 C. 氨已液化 图2 C 由图2知，cd段 NH3体积分数急剧减小的主要原因可能是压强过大使氨液化，故选C。 解答本题的思维流程 提取关键点 (1)有利于提高反应速率； (2)有利于提高平衡转化率； (3)需要不断分离出氨的原因 转化知识点 (1)化学反应进行方向的判断； (2)影响化学反应速率和影响化学平衡的因素 排除障碍点 解决化学反应的调控问题时，应从速率和平衡两个角度综合考虑影响因素 图像二：“环式”反应过程图像 对于“环式”反应过程图像，位于“环上”的物质一般 ... ...
