《2024年新编高中同步作业高中化学选修1人教版》

任务型课堂
任务 工业上选择适宜生产条件的原则
[探究活动]
自1754年发现氨以后，人们一直在研究如何利用化学方法由氮气和氢气合成氨，但直到1913年才实现了合成氨的工业化生产，经过研究人员的努力，几十年后建造了日产氨1 000吨的大型装置。

活动1 实验研究表明，在特定条件下，合成氨反应的速率与参与反应的物质的浓度的关系式为$v = kc(N_{2})c^{1.5}(H_{2})c^{-1}(NH_{3})$（k为速率常数，只与温度有关），请你根据该关系式分析，各物质的浓度对反应速率有哪些影响？可以采取哪些措施来提高反应速率？
活动2 已知：$N_{2}(g)+3H_{2}(g)\rightleftharpoons 2NH_{3}(g)$ $\Delta H(298\ K)=-92.2\ kJ\cdot mol^{-1}$，$K = 6.6×10^{5}$，思考：
(1)从平衡常数来看，反应的限度已经很大了，为什么还需要使用催化剂？
(2)试分析实际工业生产中采取500℃左右的温度的原因。

答案： 提示：由合成氨反应的化学反应速率公式可知，在一定温度、压强下，化学反应速率与反应物浓度[$c(N_{2})$或$c^{1.5}(H_{2})$]成正比关系，与生成物浓度[$c(NH_{3})$]成反比关系。因此，在一定温度、压强下，可采取增大反应物浓度、减小生成物浓度来提高化学反应速率。另外还可采取升高温度，使用合适的催化剂降低反应活化能来提高反应速率。
@@提示：（1）为了增大化学反应速率，提高单位时间内$NH_{3}$的产量。（2）在500℃左右的温度时，催化剂的活性最大。

1. 工业合成氨$N_{2}(g)+3H_{2}(g)\rightleftharpoons 2NH_{3}(g)$ $\Delta H＜0$的生产条件选择中能用勒夏特列原理解释的是 ( )
①使用催化剂 ②高温 ③高压 ④及时将氨液化从体系中分离出来
A. ①③ B. ②③ C. ③④ D. ②④

答案： C　解析：使用勒夏特列原理，研究的对象是可逆反应，以及改变某因素平衡向减弱这方面移动，①催化剂对化学平衡无影响，故①错误；②正反应方向是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向进行，不利于生成氨，故②错误；③增大压强，有利于向生成物的方向进行，故③正确；④从体系中分离出氨，减少生成物浓度，有利于向氨生成的方向进行，故④正确。

2. 用$CO_{2}$合成甲醇时可选用亚铬酸锌$(ZnCr_{2}O_{4})$或$CuCl$为催化剂。工业制备亚铬酸锌是用$CO$还原$ZnCrO_{4}\cdot H_{2}O$，同时生成$ZnO$。以亚铬酸锌为催化剂时，工业上的适宜温度是350～420℃，可能的原因是______________________________。

答案： 解析：催化剂一般有温度使用条件，保证其活性最大，反应速率最大，催化效果最好。
答案：此时催化剂亚铬酸锌的活性最大