专题06 化学反应的调控(核心精讲)-2020-2021学年高二化学同步知识讲学（新教材选择性必修1）（解析版）

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专题 06 化学反应的调控

【知识导图】

【目标导航】

1.认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究中的重要作用。

2.知道催化剂可以改变反应历程，对调控化学反应速率具有重要意义。

【重难点精讲】

一、合成氨反应的特点

1、反应：合成氨反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)。已知 298 K 时：Δ

＝－92.4 kJ·mol－1，Δ

＝－198.2 J·mol－1·K－1。

2、特点：（1）可逆反应（2）放热反应：ΔH<0 （3）熵减小的反应：ΔS<0

（4）常温(298 K)下，Δ

－

<0，能自发进行。

二、合成氨反应特点的分析

对合成氨反应的影响

影响因素

浓度温度压强催化剂

增大合成氨的反应速率增大升高增大使用

提高平衡混合物中氨的

含量

增大降低增大无影响

三、工业合成氨的适宜条件

1．工业合成氨的适宜条件

外部条件工业合成氨的适宜条件

压强根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强(10～30 MPa)

温度适宜温度，400～500 ℃

催化剂使用铁触媒做催化剂（500℃左右时的活性最大）

浓度 N2和 H2的物质的量之比为 1∶2.8 的投料比，氨及时从混合气中分离出去

2.问题讨论

(1)压强：目前我国合成氨厂一般采用的压强在 10～30 MPa，不采用更高压强的理由是：压强越

大，对设备的要求越高、需要的动力越大。

(2)温度：升高温度能提高化学反应速率，但工业合成氨温度不能太高的理由是：

① 合成氨反应为放热反应，升高温度，转化率降低。

②400～500_℃催化剂活性最大，升高温度，催化剂活性减弱。

注意：工业生产中，必须从反应限度和反应速率两个角度选择合成氨的适宜条件，既要考虑尽量增

大反应物的转化率，充分利用原料，又要选择较快的反应速率，提高单位时间内的产量，同时还要

考虑设备的要求和技术条件。

3、合成氨的生产流程

（1）生产流程

（2）流程分析

1）原料气干燥、净化：除去原料气中的水蒸气及其他气体杂质，防止与催化剂接触时，导致催化

剂“中毒”而降低或丧失催化活性

2）压缩机加压：增大压强

3）热交换：合成氨反应为放热反应，反应体系温度逐渐升高，为原料气反应提供热量，故热交换

可充分利用能源，提高经济效益。

4）冷却：生成物 NH3的液化需较低温度采取迅速冷却的方法，可使气态氨变成液氨后及时从平衡混

合物中分离出来，以促使平衡向生成 NH3的方向移动。

5）循环使用原料气：因合成氨反应为可逆反应，平衡混合物中含有原料气，将NH3分离后的原料气

循环利用，并及时补充 N2和 H2,使反应物保持一定的浓度，以利于合成氨反应，提高经济效益。

四、工业上选择适宜生产条件的原则

外界

条件

有利于加快速

率的条件控制

有利于平衡正向移动的条

件控制综合分析结果

浓度增大反应物的

浓度

增大反应物的浓度、减小

生成物的浓度

不断地补充反应物、及时地分离出

生成物

催化剂加合适的催化

剂不需要加合适的催化剂

温度高温 Δ

＜0 低温兼顾速率和平衡，考虑催化剂的适

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