第4节　化学反应条件的优化--工业合成氨

[核心素养发展目标]　1.变化观念与平衡思想：知道如何应用化学反应速率和化学平衡分析合成氨的适宜条件，体会应用化学原理分析化工生产条件的思路和方法。2.科学态度与社会责任：认识化学反应速率和化学平衡的调控在工业生产中的重要应用，探索最适宜的化工生产条件。

一、合成氨反应的限度、速率

1．合成氨反应的特点

合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。已知298 K时：ΔH＝－92.2 kJ·mol－1，

ΔS＝－198.2 J·mol－1·K－1。

(1)可逆性：反应为可逆反应。

(2)体积变化：正反应是气体体积缩小的反应。

(3)焓变：ΔH<0，熵变ΔS<0。

(4)自发性：常温(298 K)下，ΔH－TΔS<0，能自发进行。

2．提高合成氨反应速率和平衡转化率的条件比较

条件 提高反应速率 提高平衡转化率 综合结果 压强 高压 高压 高压 温度 高温 低温 兼顾速率和平衡，且考虑催化剂活性 催化剂 使用 无影响 使用 浓度 增大反应物浓度 增大反应物浓度，降低生成物浓度 增大反应物浓度，且不断减少生成物浓度

特别提示

投料比：温度、压强一定时，N2与H2的体积比为1∶3时，平衡混合物中氨的含量最高；根据在特定条件下，v＝kc(N2)c1.5(H2)·c－1(NH3)，考虑到催化剂的实际效果，适当提高N2的比例，当N2与H2的物质的量之比为1∶2.8时更能加快合成氨反应的进行。

例1　可逆反应3H2(g)＋N2(g)2NH3(g)　ΔH<0，达到平衡后，为了使H2的转化率增大，下列选项中采用的三种方法都正确的是(　　)