《2025年优化探究同步导学案高中化学选择性必修1人教版》

1. 工业合成氨的反应是 $\Delta H ＜ 0$、$\Delta S ＜ 0$ 的反应，在任何温度下都可自发进行。 (×)
2. 合成氨反应是气体体积减小的反应，故实际生产中采用的压强越大越好。 (×)
3. 合成氨工业生产中，${N_{2}}$ 和 ${H_{2}}$ 的转化率相等。 (×)
4. 合成氨反应在提高反应速率和原料的转化率上对温度的要求是一致的。 (×)
5. 增大反应物的浓度，减少反应产物的浓度，可以提高氨气的产率。 (√)

答案： 1.× 2.× 3.× 4.× 5.√

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浓度的关系式为 $v = kc({N_{2}})· c^{1.5}({H_{2}})· c^{-1}({NH_{3}})$，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？
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，与反应产物浓度$[c( NH_3)]$成反比关系。由此在一定温度、压强下，可采取增大反应物浓度、减小反应产物浓度的措施来提高化学反应速率。另外还可采取升高温度、使用合适的催化剂等措施来加快反应速率。

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，与反应产物浓度$[c( NH_3)]$成反比关系。由此在一定温度、压强下，可采取增大反应物浓度、减小反应产物浓度的措施来提高化学反应速率。另外还可采取升高温度、使用合适的催化剂等措施来加快反应速率。

1. (2024·海南高二检测) 氨主要来源于工业合成氨：${N_{2} + H_{2}\longrightarrow NH_{3}}$ (未配平)。科学家研制出新型催化剂，将该反应的温度、压强降至 $350\ {^{\circ}C}$、$1\ MPa$。相比于常温、常压。下列措施一定能提高 ${H_{2}}$ 的平衡转化率的是 (C)

A.采用合适的高效催化剂
B.采用较高的温度
C.采用较高的压强
D.增大反应体系中 ${H_{2}}$ 的浓度

答案： 1.C 采用合适的高效催化剂，只能降低反应的活化能，从而加快反应速率，缩短反应达到平衡的时间，但不能提高$ H_2$的平衡转化率，A不符合题意；合成氨反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，则在较高温度下，$ H_2$的平衡转化率降低，B不符合题意；合成氨正向反应为气体分子数减小的反应，采用较高的压强，有利于平衡正向移动，能提高$ H_2$的平衡转化率，C符合题意；增大反应体系中$ H_2$的浓度，虽然平衡正向移动，但$ H_2$的平衡转化率降低，D不符合题意。

2. (2024·天津宁河高二统考期末) 已知合成氨反应 ${N_{2}(g) + 3H_{2}(g)⇌ 2NH_{3}(g)}$ $\Delta H ＜ 0$，既要使合成氨的产率增大，又要使反应速率加快，可采取的方法是 (C)
① 减压；② 加压；③ 升温；④ 降温；⑤ 及时从平衡混合气中分离出 ${NH_{3}}$；⑥ 补充 ${N_{2}}$ 或 ${H_{2}}$；⑦ 加催化剂

A.③④⑤⑦
B.②④⑥
C.仅②⑥
D.②③⑥⑦

答案： 2.C 合成氨反应$ N_2( g) + 3 H_2( g) \rightleftharpoons 2 NH_3( g)$ $\Delta H ＜ 0$，该反应的特点为正反应放热且气体分子数减小；据此分析。 ①减压，反应速率减慢，平衡逆向移动，$ NH_3$的产率减小，①不可采取；②加压，反应速率加快，平衡正向移动，$ NH_3$的产率增大，②可采取；③升温，反应速率加快，平衡逆向移动，$ NH_3$的产率减小，③不可采取；④降温，反应速率减慢，平衡正向移动，$ NH_3$的产率增大，④不可采取；⑤及时从平衡混合气中分离出$ NH_3$，反应速率减慢，平衡正向移动，$ NH_3$的产率增大，⑤不可采取；⑥补充$ N_2$或$ H_2$，反应速率加快，平衡正向移动，$ NH_3$的产率增大，⑥可采取；⑦加催化剂，反应速率加快，但平衡不移动，$ NH_3$的产率不变，⑦不可采取；故选②⑥，C项正确。

1. 提高合成氨的平衡转化率和反应速率的理论分析

答案： 1.降低温度 使用催化剂 增大压强 升高温度 降温、增压 增大压强 分离出氨气