高中化学 化学平衡在工业生产中的应用 专题辅导
孙运利
一、合成氨适宜条件的选择
例1. 合成氨的反应为)g (H 3)g (N 22+ 0H );g (NH 23<∆。

（1）生产中，采用Pa 105~Pa 10277⨯⨯的高压，其目的是____________________。

（2）加热到500℃，其目的是___________________________________。

（3）采用了高温、高压，还要使用催化剂的原因是__________________。

（4）从合成塔出来的混合气体中3NH 只占15%，为什么总体上说氨的产率还是比较高的？_________________________________________________。

解析：（1）合成氨的正反应是气体体积缩小的反应，采用高压可以增大反应速率，并提高氨的产率。

（2）加热至500℃可增大反应速率，更重要的是考虑了在此温度下，催化剂的活性最高。

（3）由于2N 与2H 的化合即使在高温、高压下仍然十分缓慢，故需要使用催化剂来增大其反应速率。

（4）在合成氨的过程中，原料气2N 和2H 是循环使用的，虽然每次从合成塔出来的混合气体中3NH 的含量不高，但经过多次循环后，总体上氨仍有较高的产率。

二、合成氨原料气的净化
例2. 在合成氨工业中，原料气（2N 、2H 及少量CO 、3NH 的混合气体）在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜（I ）溶液来吸收原料气中的CO ，其反应为)g (NH )g (CO )aq (Ac )NH (Cu 323++ 0H );aq (CO Ac ])NH (Cu [33<∆⋅。

（1）醋酸二氨合铜（I ）溶液吸收CO 的适宜条件应是__________________________。

（2）吸收CO 后的醋酸铜氨溶液经过适当处理又可再生，恢复其吸收CO 的能力，以供循环使用。

醋酸铜氨溶液再生的适宜条件应是______________________________。

解析：醋酸二氨合铜（I ）溶液吸收CO 的反应是气体体积缩小的放热反应，低温、高压有利于平衡向正反应方向移动，而醋酸铜氨溶液再生的适宜条件应是与吸收反应相反的条件：高温、低压。

三、硫酸工业中2SO 的转化
例3. 工业上制硫酸有以下反应：)g (O )g (SO 222+ 0H );g (SO 23<∆。

为什么在生产中采用过量的空气而不采用过量的2SO ，且生产过程中也不需分离出3SO ？
解析：空气廉价、易得，2SO 的价格相对较高，且尾气中的2SO 会对环境造成污染，采用通入过量空气的方法可使平衡向正反应方向移动，从而提高2SO 的转化率。

该反应中，3SO 的产率较高，故不需要分离出3SO 以使反应向正反应方向进行。

四、活泼金属的冶炼
例 4. 钾是一种活泼金属，工业上通常用金属钠和氯化钾在高温下反应制取钾：)l (KCl )l (Na + )g (K )l (NaCl +；0H >∆。

在kPa 3.101时，钾、钠、氯化钾、氯化钠的沸点分别为770℃、890℃、1437℃、1465℃。

（1）高温下该反应能够发生的原因可能是_______________________________。

（2）在制取钾的过程中，为了提高原料的转化率可以采取的措施是_____________，适宜的生产温度为_______________。

解析：（1）钠的金属性比钾的金属性弱，按说金属钠不能置换出金属钾，但由于该反应为可逆反应且正反应为吸热反应，升高温度可使平衡向正反应方向移动。

若及时将反应混合物中的钾蒸气分离出去，并保持一定的温度，就可以使平衡向正反应方向移动，实现金属钾的制备。

（2）该反应的特征是：只有K为气态，正反应是一个气体体积增大的吸热反应，所以降低压强或移走钾蒸气和适当升高温度可提高原料的转化率。

但温度过高，钠也会变为气体逸出，显然，温度的选择应高于钾的沸点（770℃）而低于钠的沸点（890℃）。