高考化学考点解析全程复习考点：合成氨条件的选择1．复习重点1．如何应用化学反应速率和化学平衡原理，选择合成氨的适宜条件。
2.了解应用化学原理选择化工生产条件的思路和方法。
2．难点聚焦1．合成氨条件的选择工业上用N 2和H 2合成氨： N 2+3H 2 2NH 3+Q 从反应速率和化学平衡两方面看，选择什么样的操作条件才有利于提高生产效率和降低成本呢？从速率看，温度高、压强大（即N 2、H 2浓度大）都会提高反应速率；从化学平衡看，温度低、压强大都有利于提高N 2和H 2的转化率。
可见，压强增大，从反应速率和化学平衡看都是有利于合成氨的。
但从生产实际考虑，压强越大，需要的动力越大，对材料的强度和设备的制造要求越高，将使成本增大。
故一般合成氨厂采用的压强是20~50MPa 帕斯卡。
而温度升高，有利于反应速率但不利于N 2和H 2的转化率。
如何在较低的温度下保持较大转化率的情况下，尽可能加快反应速率呢？选用合适的催化剂能达到这个目的。
那么，较低的温度是低到什么限度呢？不能低于所用催化剂的活性温度。
目前使用的催化剂是以铁为主体的多成分催化剂——又称铁触媒。
其活性温度为450℃~550℃，即温度应在450~550℃为宜。
将来如制出活性温度更低、活性也很在的新型催化剂时，合成氨使用的温度当然比现在要低，转化率就能更高了。
选择适宜的条件：根据N 2+3H 2 2NH 3+Q 这一反应的特点，运用化学反应速 率和化学平衡的理论来选择适宜条件。
该反应为可逆、体积减小、正反应为放热等特点。
（1）适宜的压强：为何强调适宜？压强越大、有利于NH 3的合成，但太大，所需动力大，材料强度高，设备制造要求高，成本提高，选择2×107~5×107Pa 压强。
思考：工业上生产H 2SO 4：2SO 2(g)+O 2(g) 2SO 3(g)为何不采用加压方法？（因为在常压下SO 2的转化率已达91%，不需要再加压）（2）适宜的温度：温度越低越有利于NH 3的合成，为何还要选择5000C 高温？因为温度越低，反应速率越小，达平衡时间长，单位时间产量低，另外5000C 时，催化剂活性最大。
（3）使用催化剂（4）及时分离出NH 3，并不断补充N 2和H 2（N 2要过量，提高成本较高的H 2转化率）小结：合成氨的适宜条件：压强：20~50MPa 帕斯卡温度：500℃左右催化剂：铁触媒2．合成氨工业简述1．原料气的制备、净化① 制N 2： 物理方法： 空气 液态空气 N 2化学方法： 空气 CO 2+N 2 N 2 ②制H 2： 压缩 蒸发炭 H 2O燃烧 （去CO 2）水蒸气 CO+H 2CO 2+H 2 H 2反应方程式为：C+H 2O （g ）==== CO+H 2；CO+H 2O （g ）==== CO 2+H 2注意：制得的N 2、H 2需要净化，清除杂质，以防止催化剂“中毒”。
2.合成氨反应的特点化学反应：N 2+3H 2 2NH 3 ; △H=-92.4KJ/mol（1）可逆反应； （2）正反应是放热反应； （3）正反应是气体体积缩小的反应。
3．工业合成氨适宜条件的选择在实际生产中，需要考虑反应速率、化学平衡、原料选择、产量和设备等多方面情况，以确定最佳的生产条件。
4. 图示合成氨的原理3．例题精讲例1 下列说法，能够用勒沙特列原理来解释的是（ ）A. 加入催化剂可以提高单位时间氨的产量B. 高压有利于氨的合成反应C. 500℃高温比室温更有利于合成氨的反应D. 恒温恒容下，在合成氨平衡体系中充入He ，使压强增大，则平衡正向移动，NH 3增多[解析]赤热炭 催化剂 （去CO 2） 催化剂 △ △A. 加入催化剂只能加快反应速率，缩短到达平衡的时间，提高“单位时间”的产量，不能使化学平衡发生移动。
注意：催化剂能相同倍数地改变正、逆反应速率，故而不改变化学平衡状态。
B. 合成氨是一个气体体积减小的反应，所以增大压强，使平衡正方向移动，有利于合成氨，符合勒沙特列原理。
C. 因为合成氨是一个放热反应，所以从化学平衡移动角度分析，应采用较低温度。
500℃高温较室温不利于平衡向合成氨方向移动。
采用500℃既考虑到温度对速率的影响，更主要的是500℃左右催化剂活性最大。
D. 恒温恒容下充He，惰性气体He不与N2、H2、NH3反应。
虽总压强增大了，实际上平衡体系各成分浓度不变（即分压不变）所以平衡不移动，NH3的产量不变。
[答案] B[点评]勒沙特列原理是说改变影响平衡的一个条件，平衡就向能够减弱这种改变的方法移动。
不要混淆影响速率的条件和影响平衡的条件。
例2：合成氨工业中，原料气(N2，H2及少量的CO，NH3的混合气)在进入合成塔前常用乙酸二氨合铜(Ⅰ)溶液来吸收原料气中CO，其反应为：[Cu(NH3)2Ac]+CO+NH3[Cu(NH3)3]Ac·CO；△H<0(1)必须除去原料气中CO的原因是什么？(2)吸收CO的生产适宜条件是什么？(3)吸收CO后的乙酸铜氨液经过适当处理后又可再生，恢复其吸收CO的能力以供循环使用，再生的适宜条件是什么？[解析]合成氨工业中要使用催化剂，某些物质会使催化剂的活性降低甚至消失，从而发生催化剂中毒。
故必须除去原料气中CO。
根据吸收原料气中CO的反应方程式：[Cu(NH3)2Ac]+CO+NH3[Cu(NH3)3]Ac·CO；△H<0可知，加压和采取较低的温度可使平衡向正反应方向移动，有利于CO的吸收。
要使吸收CO后的乙酸铜氨液经过适当处理后又可再生，恢复其吸收CO的能力以供循环使用，只要使平衡向逆反应方向移动即可。
答案：(1)防止催化剂中毒；(2)低温、高压；(3)高温、低压。
[点评] 在实际工业生产过程中，适宜生产条件的选择需要考虑反应速率、化学平衡、原料选择、产量和设备等多方面因素。
例3温度、催化剂不变，向某一固定体积的密闭容器内按下列各组物质的量加入H2、N2、NH3A B C DH2 6 1 3.5 5N2 2 0 1 1.5NH3 0 4 2 1[分析] 2NH3 N22B 0 2 6＋1＝7C 0 2 3＋3.5＝6.5D 0 2 1.5＋5＝6.5由此可知，符合题意的是B.[解答] B[小结] 可逆反应，在条件相同时（等温等容），若达到等同平衡，其初始状态必须能互变，从极限角度看，就是各物质的物质的量要相当.因此可以采用一边倒的原则来处理以下问题：（1）化学平衡等同条件（等温等容）aA(g)＋bB(g) cC(g)①始 a b 0 平衡态Ⅰ②始 0 0 c 平衡态Ⅱ③始 x y z 平衡态Ⅲ为了使平衡Ⅲ ＝Ⅱ＝Ⅰ根据“一边倒”原则，即可得x ＋c a z ＝a a x ＋cz ＝1 y ＋c b z ＝b b n ＋cz ＝1 例4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N 2、H 2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N 2的转化率。
[解析]由于题目中没有告诉起始物质的量，也没有说明N 2、H 2是按化学方程式中物质的计量数投放物料，因此部分学生就假设N 2为1molH 2为3mol ，进行解题，依据是不足的。
故本题解答时只能设反应前混合气体中氮气的物质的量分数为x ，氢气物质的量分数为(1-x)，依题意得：28x+2(1-x)=0.5536×22.4设起始有氮气2mol ，氢气为3mol ，氮气转化的物质的量为y ，N 2 + 3H 2 2NH 3起始物质的量 2mol 3mol 0mol转化物质的量 ymol 3ymol 2ymol平衡物质的量 2-ymol 3-3ymol 2ymoln 总=(2-y)mol+(3-3y)mol+2ymol=(5-2y)mol根据反应前后气体质量守恒可知解得 y=0.5mol[答案]25%[点评]本题是一道化学平衡综合计算题，考查学生综合计算的解题能力。
正确的计算方法应是先由两种混合气体的密度，分别计算出反应前后两种混合气体的平均式量，由氢氨混合气的平均式量求出反应气体中氢气、氮气的体积比，再按合成氨化学反应中有关起始，转化、平衡物质的量的关系及平衡时混合气体的平均式量，从而求出氮气的转化率。
4．实战演练一、选择题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N 2和H 2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．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3．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⑴B．⑴⑵C．⑵⑶⑷D．⑴⑷4．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13mol/L ④N2起始浓度为2 mol/L ⑤H2的转化率为46.2%A．①②B．②⑤C．①③⑤D．②④5．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6．二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3.03×105PaB、温度25℃、压强1.01×105PaC、温度130℃、压强5.05×104PaD、温度0℃、压强5.05×104Pa7．在N2 +3H2 2NH3的平衡体系中，当分离出NH3时，下列说法中正确的是（）A．正反应速率增大B．平衡向逆反应方向移动C．正反应速率大于逆反应速率D．逆反应速率先变小后变大8．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)。