《第4節(jié) 化學反應條件的優(yōu)化工業(yè)合成氨》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《第4節(jié) 化學反應條件的優(yōu)化工業(yè)合成氨（5頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第4節(jié)　化學反應條件的優(yōu)化——工業(yè)合成氨 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.對于合成氨的反應,使用催化劑和施加高壓,下列敘述中,正確的是(　C　) A.都能提高反應速率,都對化學平衡狀態(tài)無影響 B.都對化學平衡狀態(tài)有影響,都不影響達到平衡狀態(tài)所用的時間 C.都能縮短達到平衡狀態(tài)所用的時間,只有壓強對化學平衡狀態(tài)有 影響 D.催化劑能縮短反應達到平衡狀態(tài)所用的時間,而壓強無此作用 解析:使用催化劑是為了提高反應速率,施加高壓既可以提高反應速率,也有利于平衡向正反應方向進行。 2.有平衡體系:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH<0,為了增加甲醇(CH3OH)

2、的產(chǎn)量,應采用的正確措施是(　B　) A.高溫、高壓 B.適宜溫度、高壓、催化劑 C.低溫、低壓 D.高溫、高壓、催化劑 解析:該反應是一個正向放熱、氣體體積減小的反應,為增加甲醇的產(chǎn)量,需平衡正向移動,理論上可采用低溫、高壓的方式,但在實際生產(chǎn)中還需考慮反應速率、設備承受的壓力及催化劑的活性等因素的 影響。 3.下面是合成氨的簡要流程示意圖: 沿x路線回去的物質(zhì)是(　A　) A.N2和H2 B.催化劑 C.NH3 D.H2 解析:反應混合氣經(jīng)過合成塔發(fā)生反應:N2+3H22NH3,成分變?yōu)镹2、H2、NH3的混合氣體,經(jīng)冷凝,NH3液化,N2、H2沸點很低,未液化

3、,故再送入壓縮機,循環(huán)使用,提高原料利用率。 4.在硫酸工業(yè)中,通過下列反應使SO2氧化成SO3: 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔH=-198 kJ·mol-1。(已知制SO3過程中催化劑是V2O5,它在400 ℃～500 ℃ 時催化效果最好) 下表為不同溫度和壓強下SO2的轉(zhuǎn)化率(%): 　壓強 轉(zhuǎn)化率 溫度 1×105 Pa 1×106 Pa 5×106 Pa 1×107 Pa 450 ℃ 97.5% 99.2% 99.6% 99.7% 550 ℃ 85.6% 94.9% 97.7% 98.3% (1)根據(jù)化學理論綜合分析,為了使

4、二氧化硫盡可能轉(zhuǎn)化為三氧化硫,可控制的條件是　 。? (2)實際生產(chǎn)中,選定400 ℃～500 ℃作為操作溫度,其原因是 　 。? (3)實際生產(chǎn)中,采用的壓強為常壓,其原因是? ?

5、 　。? (4)在生產(chǎn)中,通入過量空氣的目的是? 　。? (5)尾氣中有SO2,必須回收是為了　 。? 解析:從提高反應速率考慮,合成SO3需要加入催化劑和升溫、加壓;從增大反應物的轉(zhuǎn)化率方面考慮,合成SO3需低溫、加壓、通入空氣;從表中數(shù)據(jù)和設備材料的要求以及催化劑的活性方面綜合考慮,選擇最適宜條件。 答案:(1)常壓、450 ℃、催

6、化劑 (2)在此溫度下催化劑的活性最高 (3)在常壓下SO2的轉(zhuǎn)化率就已經(jīng)很高了(97.5%),若采用高壓,平衡能向右移動,但效果并不明顯,增加成本 (4)增大反應物O2的濃度,提高SO2的轉(zhuǎn)化率 (5)防止污染環(huán)境 科海泛舟(對應學生用書第39頁) 惡魔與天使 在化學發(fā)展史上,有一位化學家,曾給世人留下過關于他的功過是非的激烈爭論。他就是德國物理化學家、合成氨的發(fā)明者弗里茨·哈伯(Fritz Haber)。 一方面哈伯發(fā)明的合成氨使人類解決了人口增長帶來的糧食危機,他是生命的天使;另一方面合成氨的發(fā)明,使硝酸的生產(chǎn)更簡單,人們可以更快速大量地制造炸藥,在戰(zhàn)場上死亡的人數(shù)較冷兵

7、器時代和簡單火器時期大大上升,從此角度看他成了扼殺人類生命的惡魔。 1868年12月9日,哈伯出生于西里西亞的布雷斯勞(現(xiàn)為波蘭的弗羅茨瓦夫)。他天資聰穎,好學、好問、好動手,小小年紀就掌握了不少化學知識。他曾先后到柏林、海德堡、蘇黎世求學,做過著名化學家霍夫曼和本生 的學生。大學畢業(yè)后在耶拿大學一度從事有機化學研究,撰寫過轟動化學界的論文。哈伯19歲就被德國皇家工業(yè)大學破格授予博士學位,1896年在卡爾斯魯厄工業(yè)大學任講師,1906年任物理化學和電化學教授。 哈伯在歷經(jīng)無數(shù)次失敗后,終于在采用600 ℃、200個大氣壓和用金屬鐵做催化劑的條件下,人工固氮成功。平衡后氨的濃度達到6%,首次取得突破。此后哈伯提出了原料氣循環(huán)使用的合理建議,工業(yè)化學家博施也解決了從水煤氣中獲得氫氣的問題。1913年巴登公司在德國奧堡建成世界第一座日產(chǎn)30噸合成氨的工廠。人稱這種合成氨方法為“哈伯—博施法”,這是具有世界意義的人工固氮技術的重大成就,是化工生產(chǎn)實現(xiàn)高溫、高壓、催化反應的第一個里程碑。