《人工固氮技术──合成氨》学案2（新人教版选修2）
课
题
快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题
2 人工固氮技术——合成氨 [学习目标]
?了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义。
?认识合成氨反应的特点，学会选择合成氨的适宜条件。
?认识催化剂的研制对促进化学工业发展的重要意义。
[知识梳理]
1(氮的固定是指 。 2(合成氨反应的特点:? ;? ; ? 。工业上选择合成氨的适宜条件是
。
3(合成氨工业上H的来源是(用化学方程式表示) 2
;N的来源一是 ; 2
二是 ;
; 4(合成氨的生产主要包括三个步骤:?制备合成氨的原料气 ?
?氨的合成与分离，所用设备为 ;从中出来的混合气体中约含 (体积分数)的氨气，把混合气体通过 ，使氨气 ，然后在
里进行分离，分离出来的气体，经过 ，再送到 中进行反应。
5(合成氨需要纯净的氮气和氢气，但在制取原料气的过程中，常混入一些杂质，如混入HS、2CO气体等，写出除去这两种气体的化学反应方程式
。 若上述气体不除去，则会使 。
6(合成氨工业:
OO?选择400C,500C这一适宜温度，其理由是 ; ?通常采用10MPa,30MPa的压强，而不采用尽可能高的压强，其理由是
;
?采用铁作催化剂能 ，对反应物的转化率 (填“有”或“无”)影响;
?采用循环操作，主要是为了提高 。
[方法导引]
合成氨适宜条件的选择。
?目的:尽可能加快化学反应的速率和提高化学反应的程度。
?依据:外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响。
?原则:
?既要注意外界条件对两者影响的一致性，又要注意对两者影响的矛盾性。?既要注意温度、催化剂对反应速率影响的一致性，又要注意催化剂的活性对温度的限制。?既要注意理论生产，又要注意实际可能性。
?反应特点:正反应是体积减小的放热反应。
OO?适宜条件:400C,500C、铁催化剂、10MPa,30MPa;循环操作(N与H的体积比为 221:3)。
0[例题1]合成氨的温度和压强通常控制在约500C以及时20MPa,
50MPa的范围，且进入合成塔的N和H的体积比为1:3，经科学 20MPa 60MPa 22
0实验测定，相在应条件下N和H反应所得氨的平衡浓度(体积分C 50019(1 42(2 22
数)如右表所示:而实际从合成塔出来的混合气体中含氨约为15%，
这表明( )。
A(表中所测数据有明显误差 B(生产条件控制不当
C(氨的分解速率大于预测值 D(合成塔中的反应并未达到平衡 [解析]A(表中数据为科学家通过科学实验所得，不可能有明显误差;B(合成氨是连续生产，不会时刻对生产条件控制不当;C(平衡的浓度问题与速率的大小没有直接关系，若是分解速率的影响，可以通过条件的改变，降低反应速率，但事实是无论何条件都低于预测值。 [
答案
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]D 2(用焦炭、空气、水为原料制备NH的有关反应的化学方程式: 3
?C+HO(g) CO+H ; ?CO+HO(g) CO+H22222
?N+3H NH 223
参加反应的焦炭与氨气之间的物质的量之比约为( )。
A(3:4 B(3:2 C(2:3 D(1:2
解析:此题应采用关系式来解。从多步反应中找出相应物质的反应量的关系。 由反应?、?可得，C,2H，由反应?可得，3H,2NH。故:3C,6H,4NH。 22323n(C) :n(NH),3:4 3
本题易错解，由?式得出关系式:C,H，由?式得出关系式:3H,2NH。推出: 2233C,3H,2NH。n(C) :n(NH),3:2。故错选B项。 233
[例题3]合成氨工业通常用测定反应前后混合气体的密度来确定氨的转化率。某工厂测得合成塔中N、H混合气体的密度为0.5536 g/L(标准状况)，从合成塔中出来的混合气体在相同条件22
下的密度为0.639 g/L。求该合成氨工厂N的转化率。 2
[解析]设N、H起始时总的物质的量为1mol，其中N为x mol，H为(1,x)mol 2222则28g/mol?x，2g/mol?(1,x),0.5536g/L×22.4L/mol 解得x,0.4mol 故H为0.6mol 2
又设0.4mol N中有y mol 中发生了反应，则H有3y mol发生了反应 22
N ， 3H 2NH 22 3
起始量 0.4mol 0.6mol 0mol
平衡量(0.4,y)mol (0.6,3y)mol 2y mol
n总,(0.4,y，0.6,3y，2y)mol,(1,2y)mol
反应前后气体总质量守恒,则有
1mol×22.4 L/mol×0.5536 g/L,(1,2y)mol×22.4 L/mol×0.639 g/L
解得:y,0.1mol
N的转化率为:0.1mol/0.4mol×100%,25% 2
[答案]该合成氨工厂N的转化率为25%。 2
浙公网安备 33021202002483