1、 2人工固氮技合成氨 1理解如何用化学反速率和化学平衡原理， 合成氨的适宜条件。 2了解合成氨生的一般流程和反原理、反条件等。 3介合成氨，体化工生的程，体 室研究与 生之的化程。 一、氮的存在和固定 1存在 地壳中含量只有 ，大气中氮气占空气体的 。 2氮的固定 (1)概念：氮的固定是指 的方法。 (2)分0.04%78%将游离氮化化合氮 二、合成氨的反原理 1反应原理 用气和氮气合成氨的化学方程式： 。 2反应特点 合成氨反是一个 、 、 的反。 3反应条件 工上，合成氨的适宜条件 、 、 。可逆 放气体分子数减少作催化400500 的温度1030 MPa的强 三、合成氨的基本生 程 合成
2、氨的基本生 程主要包括三个步： 、 、 。造气(制合成氨的原料气)化(原料气化理)合成(使原料气行化学反合成氨) 1原料气的制备 (1)氮气的制 物理方法： 化学方法：将空气中的氧气与 作用生成 ，再除去 。 (2)气的制 碳与水蒸气的反，用方程式表示：。 水蒸气与碳化合物的反，用方程式表示： ， 。碳CO2CO2 2原料气的净化 (1)含：原料气的化是指 ，目的是 。 (2)化方法 H2S的除去，用方程式表示： ； CO的除去，用方程式表示：； CO2的除去，用方程式表示：。除去原料中 的程防止催化中毒H2SNH3H2O=NH4HSH2OK2CO3CO2H2O=2KHCO3 3氨的合成与分离
3、 (1)氨的合成：将化后的原料气加送 ，在适宜条件下充分反制取氨。 (2)从合成塔出来的混合气体，其中氨气占体的15%，要把混合气体通 使氨液化，再入 。 四、合成氨工的展 合成氨工的主要研究域有 、 、 。合成塔冷凝器液氨罐原料及原料气的化催化的改境保 一、合成氨适宜条件的 如果你是一个合成氨工厂的厂，你合成氨生有何要求 ? 学生交流 【提示】合成氨生的要求 合成氨工要求：反要有大的反速率；要最大限度地提高平衡混合物中NH3的含量。 工合成氨的反特点是什么？ 运用化学反速率和化学平衡原理的有关知，同考合成氨生中的力、材料、 等因素如何 合成氨的适宜生条件？ 师生互动 【提示】 (1)度：因增
4、大反物度，能提高反速率和化率，故生中常使用廉价易得的原料适当量，以提高另一原料的利用率。因此生中常适当增加N2的比例。 (2)：无从反速率是化学平衡考，越大越有利于合成氨。但太大，力消耗大，的量和制造水平要求高，故必合考。目前我国合成氨厂一般采用的在10 30 MPa之。 (3)温度：于放反，升温可提高反速率，但化率降低，若温度太低，反速率又太慢，合考以500 左右宜。而且在此温度下催化活性最大。 (4)催化：加快反速率但不影响平衡，可以提高位内氨的量。目前工上多以触媒催化。 下列有关合成氨工的叙述，可用勒夏特列原理来解的是() A使用触媒，使N2和H2混合气体有利于合成氨 B高比常条件更有利
5、于合成氨的反 C500 左右比室温更有利于合成氨的反 D合成氨采用循操作，可提高原料的利用率 【解析】勒夏特列原理运用范，就是能使已平衡的可逆反生平衡移的一些因素。A中催化不能使平衡移。B中加可使合成氨反正向移。 C中高温不利于合成氨，只能加快反速率，另外，500 左右触媒活性最大。D中，循使用，不涉及平衡移。 【答案】B 【点评】勒夏特列原理只能解释有关平衡移动问题，不能用于解释化学反应速率问题。有效碰撞理论、勒夏特列原理各有其应用的对象，应加以区分。 1.下列关于氮气、气合成氨的法中，正确的是() A将氮气、气合成氨，必施加高温、高、催化等反条件 B在氮气、气合成氨的化学反中，催化的性能反
6、物的温度和强的高低具有一定的制作用 C代工上施的合成氨属于仿生固氮 D代工上施的合成氨属于人工固氮 【解析】催化是影响化学反速率外部因素中的主角。催化的性能了，可以适当降低反物的温度和；催化的性能弱了，就要适当的提高反物的温度和。催化固有性能的与温度有直接的关系，温度太高或太低，都会降低催化的活性。 生物固氮，是自然界中的一些微生物种群(如豆科植物的根廇菌)以自身的固氮催化，在常温、常下，通生物化学程，将空气中的氮气化成含氮化合物的固氮程。仿生固氮是人的利用具有固氮作用的人造催化在常温、常下的固氮。然，代工上施的合成氨不属于仿生固氮。 【答案】BD 二、合成氨的基本生程 合成氨的原料气是如何制
7、的？ 学生交流 【提示】制合成氨的原料气 氮气：合成氨所需要的氮气都取自空气。从空气中制取氮气通常有两种方法：一是将空气液化后蒸分离出氧气而得氮气；另一是将空气中的氧气与碳作用生成二氧化碳，再除去二氧化碳得到氮气。 气：气来源于水和碳化合物。可以将水蒸气通赤的煤(或焦炭)，使水蒸气与碳生化学反生成一氧化碳和气：C H2O=CO H2。 原料气在合成氨之前何行化？如何化？ 师生互动 【提示】原料气的化 (1)原料气化的原因：在制取原料气的程中，常混有一些，其中的某些会使合成氨所用的催化“中毒”，所以必除去，一程称原料气的化。 (2)吸收H2S：用稀氨水吸收H2S：NH3H2OH2S=NH4HS
8、H2O。 (3)除去CO：制造原料气程中生的CO必成CO2除去。工生中在催化(如 Fe2O3和 CuO等 )作用下，一氧化碳可以与水蒸气反生成二氧化碳和气： CO H2O=CO2 H2，生成的二氧化碳常采用K2CO3溶液吸收：K2CO3 CO2 H2O=2KHCO3。 (4)精制原料气：用醋酸、和氨配制成的溶液来吸收CO、 CO2、 O2、 H2S等少量有害气体，行精制理。 氨的合成与分离是如何行的？画出整个生流程。 师生互动 【提示】 (1)氨的合成与分离 化后的原料气机至高，入氨合成塔，氮气与气在高温、高和催化作用下合成氨。从合成塔出来的混合气体，通常含15%(体分数)的氨。 了使氨从没有
9、反的氮气和气里分离出来，要把混合气体通冷凝器使氨液化，然后在气体分离器里把液氨分离出来入液氨罐。由气体分离器出来的气体，循机，再送到合成塔中行反。 (2)合成氨工流程： 氨在国民 中占有重要的地位。在有80%的氨用来制造化肥，其余的用作生其他化工品的原料。例如， 上使用的氮肥如尿素、硝酸、磷酸、硫酸、化、氨水以及各种含氮混合肥料和复合肥料，都是以氨原料制成的；氨氧化法制硝酸是工上制硝酸的主要方法。 (1)于合成氨的反来，使用催化和施以高，下列叙述中正确的是() A都能提高反速率，都化学平衡状无影响 B都化学平衡状有影响，都不影响达到平衡状所用的 C都能短达到平衡状所用 ，只有强化学平衡状有影响
10、 D催化能短反达到平衡状所用，而强无此作用 (2)合考各种因素，在 生中，合成氨一般 以_催化，强在_之，温度在_左右。 (3)要 合成氨的工化生，首先要解决气和氮气的来源 。气的制取可有以下几条途径：解水制取气，由煤或焦炭来制取气，由天然气或重油制取气。你 哪种方法是最佳 ？_(填序号)，其反的化学方程式_。 (4)硝酸厂的尾气中含有NO和NO2等染物，了防止染大气可以用碱溶液吸收从吸收塔中放出的尾气，生的反如下： 2NaOHNONO2=2NaNO2H2O 2NaOH2NO2=NaNO2NaNO3H2O 但在 生中常用碱代替碱，也能生似的反，且放出CO2，写出用碱溶液吸收NO和NO2的两个反
11、的化学方程式：_； _。 【解析】(1)合成氨的反，催化只能提高反速率，不能使化学平衡生移；高能提高化学反速率，也能使化学平衡向生成氨的方向移。(3)解水制气，能消耗大，成本高；煤作原料，能源消耗大，染大。天然气作燃料，便于管道运，有投省、能耗低的点。 【点评】本题主要考查氨的工业合成和硝酸的工业生产，主要掌握氨的生产原理和主要流程，以及反应条件的选择。 (2)按以上最合理的反途径，理上用1 mol丙最多可制得氨气() A4 mol B6.7 mol C10 mol D2.7 mol (3)合理的反途径最著的点是() A 易行B制得的H2度高 C制得的H2量高D可同 得大量量 【答案】(1)C
12、(2)B(3)C 德国犹太科学家哈伯(18681934)一生从事化学研究，曾在1906年明了氨的合成法，1908年又明了合成氨的催化，工化生奠定了基。1918年 尔化学。 是哈伯 明了催化 得以利用空气中无的氮； 他用屑固定氮气， 使成吨的氨和各种化肥 从德国工厂源源涌出。 是哈伯 掌握了催化的功能： 化学反中的催化 并非袖手旁， 它参与其中 或是削去阻隔反的山峰 从而降低生反的界点， 或是暗掘通道， 或是伸出分子的手臂 拉近最反的象， 使它之成或断 而易，如愿以。 那再生后的催化 重振旗鼓，仍作娘。 思考：同学，如何利用空气中的氮气来合成氮肥呢？ 【提示】氮气与气在高温高和催化条件下生成氨气
13、，由氨气来合成氮肥。 1将空气中氮气化氮的化合物的程称固氮，下中能 人工固氮的是() 【答案】D C达到化学平衡，N2、H2和NH3的物的量度不再生化 D达到化学平衡，正反和逆反的速率都零 【解析】在可逆反中的任何一种反物的化率都小于100%。投料比是 n(N2)n(H2) 13，化学反中n(N2)n(H2) 13，c(N2)c(H2) 13， c(NH3)的大小或相大小都无理由确定。化学平衡是平衡，化学平衡状下正反速率和逆反速率相等但不零。 【答案】C 【解析】可逆反的特点：正反放反；反前后气体体不改。合勒夏特列原理可出答案。 【答案】C 4工上用接触法合成硫酸。采用下列措施： 硫 粉碎后，
14、加入沸炉 沸炉空气入口在下部，硫 入口在上部 入接触室的炉气先要行化和干燥理在接触室里，催化分上、下两在接触室里使用交器吸收塔里，三氧化硫从下部通入，硫酸从上部淋。其中，了提高固体与气体接触面的措施是() A B C D 【解析】本增大固体与气体的接触面，而是了增大液体与气体的接触面。只有粉碎硫、料下气体上石粉和使用多催化措施是了增大固体与气体的接触面。 【答案】C 5哈伯因明了由氮气和气合成氨气的方法而得1918年尔化学。将气和氮气充入某密容器中，在一定条件下反的有关数据： (1)气和氮气反生成氨气(在2 s内)的反速率v(H2) _。若此已达平衡，可求得平衡常数_。目H2N2NH3起始5
15、molL13 molL102 s末2 molL1 (2)下表示合成NH3反在 t0t6中反速率与反 程曲 ，在下列达到化学平衡的 段中，化学平衡常数最大的一段 是_。 t0t1t2t3t3t4t5t6 若t1改的条件是升高温度， 明合成NH3反的 H_0(填“大于”或“小于”)。 【答案】(1)1.5 molL1s10.25 (2)小于 6下是工生中合成氨流程示意，仔 察示中的物 化关系及工特点，回答下列 ： (1)合成氨的整个工生包括造气、化、合成氨三大部分，其中上述工流程示中已将造气与化装置用 分开，你在示中再将化与合成氨装置用 分开。 (2)合成氨工中的气来源于天然气、煤等物，根据示物的
16、化关系写出两个生成气的化学方程式： _； _。 (3)化装置中可以消除造气程中生的，目的是_。 (4)目前国家倡 能减排，察上述工流程示，写出合成氨工中能减排的两措施_ _。 【解析】(1)整个工流程示分三部分，即造气、化和合成氨装置。其中“洗塔”就是化装置，而合成塔是合成氨气的装置，另外有氨气分离装置。 (2)示中入“化炉”的气体是甲与水蒸气，而出来的气体有气、CO，故在化炉中生的甲与水蒸气的反；化炉中的CO物制合成氨无用，故在“塔”中通入水蒸气使之与一氧化碳反可以制气。 (3)工合成氨需要催化，而催化往往会因的存在而降低催化效果，所以需要除。 (4)原料和的循利用是符合能减排的代要求。 【答案】(1)(答案如下图)同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全
