1、人工固氮技术人工固氮技术合成氨合成氨反应的特点：正反应体积缩小，放热反应N N2 2+3H+3H2 2 2NH 2NH3 3 H H92 kJ/mol92 kJ/mol工业生产中的基本问题工业生产中的基本问题一、根据反应原理确定生产过程一、根据反应原理确定生产过程二、生产中原料的选择二、生产中原料的选择三、反应条件的选择三、反应条件的选择四、生产中三废处理四、生产中三废处理压强压强氨含量氨含量温度温度0.1MPa10MPa20MPa30MPa60MPa200C15.381.586.489.995.4300C2.252.064.271.084.2400C0.425.138.247.065.250
2、0C0.110.619.1*26.4*42.2600C0.054.59.113.823.1达到平衡时混合气中氨的含量（体积百分含量）达到平衡时混合气中氨的含量（体积百分含量）氮气和氢气的体积比氮气和氢气的体积比1:3升升温温氨氨的的含含量量降降低低 升升 压压 氨氨 的的 含含 量量 增增 大大一一 选择合成氨的适宜条件选择合成氨的适宜条件压强：压强：1030MPa温度：温度：400500C催化剂：铁触媒催化剂：铁触媒循环操作过程（循环操作过程（N2与与H2浓度比为浓度比为1 3）二二 合成氨工业简述合成氨工业简述：1.1.原料气的制备，净化和压缩：原料气的制备，净化和压缩：、制备：、制备：液
3、化，蒸发液化，蒸发 N2 N2：空气：空气 O2+C CO2 N2 H2：水，燃料（煤，石油，天然气）：水，燃料（煤，石油，天然气）C+H2O(g)=CO+H2CO+H2O(g)=CO2+H2CH4+H2O(g)=CO+3H2CH4+2H2O(g)=CO2+4H2 B B、净化：清除杂质，防止催化剂、净化：清除杂质，防止催化剂“中毒中毒”C C、压缩、压缩2.2.氨的合成氨的合成3.3.氨的分离氨的分离合成氨简要流程示意图液氨液氨合成塔合成塔氨分离器氨分离器N2H2(1:3)干燥净化干燥净化压缩机压缩机循环压缩机水冷器水冷器N2H2N2H2N2H2N2H2NH3氮的固定氮的固定 1定义：将游离
4、的氮（定义：将游离的氮（N2）转变为氮的化合物的过程）转变为氮的化合物的过程 2方法：方法：（1）自然固氮）自然固氮（2）工业固氮）工业固氮雷雨固氮雷雨固氮生物固氮（豆科植物的根瘤菌）生物固氮（豆科植物的根瘤菌）合成氨工业等合成氨工业等25 1、在标准状况下，某混合气中含有、在标准状况下，某混合气中含有N2和和H2，其，其密度为密度为0.554g/L，取，取0.5mol此混合气体在体积固此混合气体在体积固定的容器中发生反应定的容器中发生反应N2+3H2 NH3。达平衡。达平衡时，容器中的压强是同温度时反应前压强的时，容器中的压强是同温度时反应前压强的0.8倍，倍，则此平衡混合气中则此平衡混合气
5、中NH3的体积分数为的体积分数为。2、把氮气和氢气以物质的量比、把氮气和氢气以物质的量比 1：1 混匀后分成四等份，分别同时混匀后分成四等份，分别同时充人充人A、B、C、D四个装有催化剂的真空容器中四个装有催化剂的真空容器中(容器的容积固定容器的容积固定)，在保持相同温度的条件下，四个容器中的合成氨反应相继达到化学在保持相同温度的条件下，四个容器中的合成氨反应相继达到化学平衡状态。分析下表中实验数据后回答问题平衡状态。分析下表中实验数据后回答问题(用用A、B、C、D填空填空)。(1)都达到平衡时，都达到平衡时，容器中容器中NH3的物质的量所占的比例最大。的物质的量所占的比例最大。(2)达到平衡
6、时所需时间最长的容器是达到平衡时所需时间最长的容器是 。(3)四个容器容积由小到大的排列次序是四个容器容积由小到大的排列次序是 .ACADBC容器代号容器代号ABCD平衡时混合物的平均相对分子质量平衡时混合物的平均相对分子质量1617平衡时平衡时N2的转化率的转化率20%平衡时平衡时H2的转化率的转化率30%3、在容积相同的不同密闭容器中，分别充入等量的、在容积相同的不同密闭容器中，分别充入等量的N2和和H2，在不，在不同温度下，任其发生反应同温度下，任其发生反应N23H22NH3，并分别在，并分别在 t s 时测时测定其中定其中NH3的体积分数并绘成如图曲线。的体积分数并绘成如图曲线。(1)
7、A、B、C、D、E五点中，尚未到达化学平衡状态的点是五点中，尚未到达化学平衡状态的点是 (2)此可逆反应的正反应是此可逆反应的正反应是反应。反应。(填填“放热放热”或或“吸热吸热”)(3)AC段曲线是增函数曲线段曲线是增函数曲线CE段曲线是减函数曲线。试从段曲线是减函数曲线。试从化学反应速率和化学平衡的角度说明理由化学反应速率和化学平衡的角度说明理由A、B放热放热N2与与H2反应时，随着温度升高，反应时，随着温度升高，反应速率加快，反应速率加快，NH3%随之增大，随之增大，到到C点达到最高值，说明此温度点达到最高值，说明此温度时反应达到平衡。温度继续升高时反应达到平衡。温度继续升高后，平衡时后
8、，平衡时NH3%反而减小，说反而减小，说明此反应为放热反应。升高温度，明此反应为放热反应。升高温度，平衡向逆方向移动，导致平衡向逆方向移动，导致NH3%减小。减小。1、反应、反应3A(g)3B(?)+C(?)；H0，随着温度的升高，随着温度的升高，气体平均相对分子质量有变小趋势，则下列判断正确的是气体平均相对分子质量有变小趋势，则下列判断正确的是A.B和和C可能都是固体可能都是固体B.B和和C一定都是气体一定都是气体C.若若C为固体，则为固体，则B一定是气体一定是气体D.B和和C可能都是气体可能都是气体2、在一个固定容积的密闭容器中充入、在一个固定容积的密闭容器中充入2molNO2，一定温度下
9、建，一定温度下建立如下平衡：立如下平衡：2NO2N2O4，此时平衡混合气中，此时平衡混合气中NO2的体积分的体积分数为数为x%，若再充入，若再充入1mol N2O4，在温度不变的情况下，达到新的，在温度不变的情况下，达到新的平衡时，测得平衡时，测得NO2的体积分数为的体积分数为y%，则，则x和和y的大小关系正确的的大小关系正确的是是Axy B.xy C.x=y D.不能确定不能确定 CDA常见易错题讲解常见易错题讲解3、反应、反应NH4HS(s)NH3(g)+H2S(g)在某温度下达到平衡。下在某温度下达到平衡。下列各种情况下，不能使平衡发生移动的是列各种情况下，不能使平衡发生移动的是 A恒温
10、、恒容时通入恒温、恒容时通入SO2气体气体 B移走一部分移走一部分NH4HS固体固体 C容积不变，充入氮气容积不变，充入氮气 D充人氮气，保持压强不变充人氮气，保持压强不变BCBC 4 4、可逆反应、可逆反应mA(g)+nBmA(g)+nB pC(g)+qDpC(g)+qD中，中，A A和和C C都是无色气体，达平都是无色气体，达平衡后，下列叙述正确的是（衡后，下列叙述正确的是（）A A若增加若增加B B的量，平衡体系颜色加深，说明的量，平衡体系颜色加深，说明B B必是气体。必是气体。B B增大压强，平衡不移动，说明增大压强，平衡不移动，说明m+nm+n一定等于一定等于p+qp+q.C C升温
11、，升温，A A的转化率减小，说明正反应是吸热反应的转化率减小，说明正反应是吸热反应.D D若若B B是气体，增大是气体，增大A A的量，的量，A A、B B转化率并不都增大。转化率并不都增大。ADAD 5 5、反应、反应A+2BA+2B 2C2C；H0H”、“”、“”、“=”或或“随着温度的升高，随着温度的升高，XeF6（g）XeF4（g）+F2（g）平衡向右移动）平衡向右移动(2分分)，根据，根据温度升高平衡向吸热反应方向移动的原理温度升高平衡向吸热反应方向移动的原理(1分分)，则该反应的，则该反应的H 0。XeF6、XeF4、XeF2、Xe、F2 1111、在、在1010和和2 21010
12、5 5PaPa条件下，反应条件下，反应aA(gaA(g)dD(g)+eE(gdD(g)+eE(g)建建立平衡后，再逐步增大体系的压强（湿度不变），下表列出不立平衡后，再逐步增大体系的压强（湿度不变），下表列出不同压强下重新建立平衡时同压强下重新建立平衡时D D（气）的浓度（气）的浓度C CD D压强（压强（PaPa）2 210105 5 5 510105 5 1 110106 6C CD D(mol(mol/L)/L)0.085 0.20 0.085 0.20 0.440.44（1 1）压强从）压强从2 210105 5PaPa增大到增大到5 510105 5PaPa过程中，平衡向过程中，平衡向_（填正或逆）反应方向移动，反应方程中化学计量（填正或逆）反应方向移动，反应方程中化学计量数关系数关系_（2 2）压强从）压强从5 510105 5PaPa增大到增大到1 110106 6PaPa过程中，平衡向过程中，平衡向_方向移动，其合理的解释是方向移动，其合理的解释是_逆逆ad+e当压强增大到相当高时，使当压强增大到相当高时，使E E成非气体物质导致成非气体物质导致a ad.d.故增大故增大压强，平衡正移。压强，平衡正移。正正
