化学反应条件的优化——工业合成氨 编号：40
1. 合成氨反应特点
（1） 反应方程式：
（2） 特点：焓变 0，且气体体积 (填“增大”或“减小”) 。
2. 条件的选择
“假设聘你为某合成氨工厂的技术顾问，你将为提高生产效益提供那些参考意见？”（从加快
【小结】：
1. 从反应速率的角度，反应要求在高温下进行有利于加快反应速率；从化学平衡的角度，反应要求在低温度下进行有利于平衡右移。
2. 资料表明，合成氨工业生产中，采用的条件一般是“20~50MPa、700K 、铁催化剂”。
【例题1】对于可逆反应：N 2(g) + 3H2(g)
确的是（ ）
A ．达到平衡时，NH 3的生成速率等于NH 3的分解速率
B ．达到平衡时，反应物和生成物的浓度一定相等
C ．达到平衡时，若加入N 2，在重新达平衡时，NH 3的浓度比原平衡时增大，H 2的浓度比原平衡时减小
D ．达到平衡时，若升高温度，加快了吸热反应的速率，降低了放热反应的速率，所以平衡向逆反应方向移动
【例2】在一定条件下，将10.0mol H2和1.0 mol N2充入恒容密闭容器中，发生反应N 2(g) + 3H2(g)
2NH3(g)并达到平衡状态，则H 2的转化率可能是（ ）
A 15％ B 30％ C 35％ D 75％
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2NH3(g) (正反应为放热反应) 。下列说法中正
【课堂检测】
1．有平衡体系：CO(g)+2H2(g)
CH 3OH(g)（正反应为放热反应），为了增加甲醇的产量，工厂应采取的正确措施是 （ ）
A. 高温、高压 B. 适宜温度、高压、催化剂 C. 低温、低压 D. 低温、高压、催化剂
2．二氧化氮存在下列平衡：2NO 2
(g) N 2O 4(g)（正反应为放热反应）。在测定NO 2的相对分子质量时，下列条件中较为适宜的是 （ ）
A 、温度130℃、压强3.03×105Pa B 、温度25℃、压强1.01×105Pa
C 、温度130℃、压强5.05×104Pa D 、温度0℃、压强5.05×104Pa
3． (2006广东卷). 合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应：N 2(g)+3H2(g)2NH 3(g)，673 K ，30 MPa 下n(NH3) 和n(H2)
随时间变化的关系如下图所示。下列叙述正确的是
A. 点a 的正反应速率比点b 的大
B. 点c 处反应达到平衡
C. 点d （t 1时刻）和点e （t 2时刻）处n （N 2）不一样
D. 其他条件不变，773 K下反应至t 1时刻，n （H 2）比上图中d 点的值大
4．在一定条件下，1molN 2和3molH 2混合后反应，达到平衡时测得平衡混合物的密度是同温同压下氢气的5倍，则氮气的转化率是 。若在同一个容器中，在相同的温度下，向容器中充入NH 3，为使达到平衡时各成分的百分含量与上述平衡时相同，则起始时充入的NH 3的物质的量为 。
5. 恒温下，将amolN 2与bmolH 2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，发生如下反应：N 2(g)+3H2(g)
2NH 3(g)
（1）若反应进行到某时刻t 时，n t （N 2）=13mol，n t （NH 3）=6mol，计算a 的值。
（2）反应达平衡时，混合气体的体积为716.8L （标准状况下），其中NH 3的含量（体积分数）为25%。计算平衡时NH 3的物质的量。
（3）原混合气体中，a ∶b= 。
（4）达到平衡时，N 2和H 2的转化率之比，α（N 2）∶α（H 2）= 。
（5）平衡混合气体中，n （N 2）∶n （H 2）∶n （NH 3）= 。
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化学反应条件的优化——工业合成氨 编号：40
1. 合成氨反应特点
（1） 反应方程式：
（2） 特点：焓变 0，且气体体积 (填“增大”或“减小”) 。
2. 条件的选择
“假设聘你为某合成氨工厂的技术顾问，你将为提高生产效益提供那些参考意见？”（从加快
【小结】：
1. 从反应速率的角度，反应要求在高温下进行有利于加快反应速率；从化学平衡的角度，反应要求在低温度下进行有利于平衡右移。
2. 资料表明，合成氨工业生产中，采用的条件一般是“20~50MPa、700K 、铁催化剂”。
【例题1】对于可逆反应：N 2(g) + 3H2(g)
确的是（ ）
A ．达到平衡时，NH 3的生成速率等于NH 3的分解速率
B ．达到平衡时，反应物和生成物的浓度一定相等
C ．达到平衡时，若加入N 2，在重新达平衡时，NH 3的浓度比原平衡时增大，H 2的浓度比原平衡时减小
D ．达到平衡时，若升高温度，加快了吸热反应的速率，降低了放热反应的速率，所以平衡向逆反应方向移动
【例2】在一定条件下，将10.0mol H2和1.0 mol N2充入恒容密闭容器中，发生反应N 2(g) + 3H2(g)
2NH3(g)并达到平衡状态，则H 2的转化率可能是（ ）
A 15％ B 30％ C 35％ D 75％
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2NH3(g) (正反应为放热反应) 。下列说法中正
【课堂检测】
1．有平衡体系：CO(g)+2H2(g)
CH 3OH(g)（正反应为放热反应），为了增加甲醇的产量，工厂应采取的正确措施是 （ ）
A. 高温、高压 B. 适宜温度、高压、催化剂 C. 低温、低压 D. 低温、高压、催化剂
2．二氧化氮存在下列平衡：2NO 2
(g) N 2O 4(g)（正反应为放热反应）。在测定NO 2的相对分子质量时，下列条件中较为适宜的是 （ ）
A 、温度130℃、压强3.03×105Pa B 、温度25℃、压强1.01×105Pa
C 、温度130℃、压强5.05×104Pa D 、温度0℃、压强5.05×104Pa
3． (2006广东卷). 合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应：N 2(g)+3H2(g)2NH 3(g)，673 K ，30 MPa 下n(NH3) 和n(H2)
随时间变化的关系如下图所示。下列叙述正确的是
A. 点a 的正反应速率比点b 的大
B. 点c 处反应达到平衡
C. 点d （t 1时刻）和点e （t 2时刻）处n （N 2）不一样
D. 其他条件不变，773 K下反应至t 1时刻，n （H 2）比上图中d 点的值大
4．在一定条件下，1molN 2和3molH 2混合后反应，达到平衡时测得平衡混合物的密度是同温同压下氢气的5倍，则氮气的转化率是 。若在同一个容器中，在相同的温度下，向容器中充入NH 3，为使达到平衡时各成分的百分含量与上述平衡时相同，则起始时充入的NH 3的物质的量为 。
5. 恒温下，将amolN 2与bmolH 2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，发生如下反应：N 2(g)+3H2(g)
2NH 3(g)
（1）若反应进行到某时刻t 时，n t （N 2）=13mol，n t （NH 3）=6mol，计算a 的值。
（2）反应达平衡时，混合气体的体积为716.8L （标准状况下），其中NH 3的含量（体积分数）为25%。计算平衡时NH 3的物质的量。
（3）原混合气体中，a ∶b= 。
（4）达到平衡时，N 2和H 2的转化率之比，α（N 2）∶α（H 2）= 。
（5）平衡混合气体中，n （N 2）∶n （H 2）∶n （NH 3）= 。
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