《2025年赢在微点化学》

1.合成氨反应的特点
合成氨反应：$N_{2}(g)+3H_{2}(g)\rightleftharpoons 2NH_{3}(g)$。
已知298 K时，$\Delta H=-92.4kJ\cdot mol^{-1}$，$\Delta S=-198.2J\cdot mol^{-1}\cdot K^{-1}$。
(1)可逆性：反应为______反应。
(2)体积变化：正反应是气体体积______的反应。
(3)焓变$\Delta H$____0，熵变$\Delta S$____0。
(4)自发性：常温(298 K)下，$\Delta H - T\Delta S$____0，能自发进行。

答案： （1）可逆 （2）缩小 （3）＜ ＜ （4）＜ 

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 MPa～30 MPa，不采用更高压强的理由是______。
(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______。
②______。

答案：
(1)压强越大，对设备的要求越高，需要的动力越大
(2)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

思维辨析
判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
1.充入的$N_{2}$越多越有利于$NH_{3}$的合成。( )
2.恒压条件下充入稀有气体有利于$NH_{3}$的合成。( )
3.工业合成氨的反应是熵增加的放热反应，在任何温度下都可自发进行。( )
4.合成氨反应只有在使用催化剂的条件下才能增加转化率。( )

答案： 1.× 2.× 3.× 4.×

8.在合成氨工业中，为增加$NH_{3}$的日产量，下列操作与平衡移动无关的是( )
A.不断将氨分离出来
B.使用催化剂
C.采用500℃左右的高温而不是700℃的高温
D.采用$1×10^{7}Pa～3×10^{7}Pa$的压强

答案： B 解析 把氨分离出来是减小生成物浓度，有利于平衡右移；合成氨反应是放热反应，较低温度有利于反应向右进行，同时该反应是气体物质的量减小的反应，尽可能采取高压有利于反应正向进行，A、C、D三项都符合平衡移动原理，而使用催化剂仅是为增大反应速率，与平衡移动无关。

9.合成氨工业对化学工业和国防工业具有重要意义。工业合成氨生产示意图如图所示。
(1)X的化学式为______。

(2)图中条件选定的主要原因是______(填选项字母)。
A.温度、压强对化学平衡的影响
B.铁触媒在该温度时活性大
C.工业生产受动力、材料、设备等条件的限制
(3)改变反应条件，会使平衡发生移动。如图表示随条件改变，氨气的百分含量的变化趋势。当横坐标为压强时，变化趋势正确的是______，当横坐标为温度时，变化趋势正确的是______(均填图中字母)。

答案： （1）NH₃ （2）BC （3）c a
解析 （1）原料气N₂和H₂在一定条件下反应，生成的NH₃（X）冷却后从设备中分离出来，同时尾气中含有的N₂（Y）和H₂（Y）进行循环利用。（2）温度选择在500℃左右并不是从对化学平衡的影响方面分析的，而是因为催化剂在此温度时活性大，而且还可以适当提高化学反应速率，压强选择10MPa～30MPa是从化学平衡理论方面分析的，压强增大，平衡向生成NH₃的方向移动，但不能过大，因为压强过大，对设备、材料的要求高，投资大，这样就不经济了。（3）工业上合成氨反应的正反应是放热、气体体积减小的反应，故升温平衡左移，氨气的百分含量减小；加压平衡右移，氨气的百分含量增大。