《2025年同步练习册人民教育出版社高中化学选择性必修第一册人教版B山东专版》

知识点2 工业合成氨的适宜条件
1. 原理分析与数据分析产生的矛盾讨论。
(1) 压强。
① 原理分析：压强越大越好。但压强越大，对材料的强度和设备的制造要求就越高，需要的动力也越大，这将会大大增加生产投资，并可能降低综合经济效益。
② 选用条件：目前，我国合成氨厂一般采用的压强为10MPa~30MPa。
(2) 温度。
① 原理分析：低温有利于提高原料的平衡转化率。但温度降低会使化学反应速率减小，达到平衡所需时间变长，这在工业生产中是很不经济的。
② 选用条件：目前，在实际生产中一般采用的温度为400~500${^{\circ}C}$。同时铁触媒在$500\ {^{\circ}C}$左右时的活性最大。
(3) 催化剂。
① 原理分析：即使在高温、高压下，${N_{2}}$和${H_{2}}$的化合反应仍然进行得十分缓慢。
② 选用条件：普遍使用的是以铁为主体的多成分催化剂，又称铁触媒。另外，为了防止混有的杂质使催化剂“中毒”，原料气必须经过净化。
(4) 浓度。
① 原理分析：在$500\ {^{\circ}C}$和$30\ MPa$时，合成氨平衡混合物中${NH_{3}}$的体积分数也只有$26.4\%$，即平衡时${N_{2}}$和${H_{2}}$的转化率仍不够高。
② 采取的措施：采取迅速冷却的方法，使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去；应将${NH_{3}}$分离后的原料气循环使用，并及时补充N₂和H₂，使反应物保持一定的浓度。
③ 采取该措施的理由：分离出${NH_{3}}$以促使平衡向生成NH₃的方向移动，此外原料气的循环使用并及时补充原料气，既提高了原料的利用率，又提高了反应速率，有利于合成氨反应。
2. 合成氨的工艺流程。

3. 选择工业合成适宜条件的原则。
(1) 考虑参加反应的物质组成、结构和性质等本身因素。
(2) 考虑影响化学反应速率和化学平衡的温度、压强、浓度、催化剂等反应条件。
(3) 还要考虑设备条件、安全操作、经济成本等情况。
(4) 还要考虑环境保护及社会效益等方面的规定和要求。

答案： 1.
(1)①大 越高 越大 生产投资 降低
②10MPa~30MPa
(2)①低温 减小 变长 ②400~500℃ 最大
(3)①缓慢 ②铁 铁触媒 净化
(4)①不够高 ②迅速冷却 循环使用 补充N₂和H₂ ③生成NH₃的方向 利用率 速率
3.
(1)组成 结构 性质
(2)温度 压强 浓度 催化剂
(3)设备条件 安全操作
(4)环境保护 社会效益