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注意：制得的N2、H2需要净化，清除杂质，以防止催化剂“中毒”。
2.合成氨反应的特点
化学反应：N2+3H2 
2NH3 ; △H=-92.4KJ/mol
（1）可逆反应； （2）正反应是放热反应； （3）正反应是气体体积缩小的反应。
3．工业合成氨适宜条件的选择
在实际生产中，需要考虑反应速率、化学平衡、原料选择、产量和设备等多方面情况，以确定最佳的生产条件。
4. 图示合成氨的原理
3．例题精讲
例1 下列说法，能够用勒沙特列原理来解释的是（ ）
A.
加入催化剂可以提高单位时间氨的产量
B.
高压有利于氨的合成反应
C. 500℃高温比室温更有利于合成氨的反应
D. 恒温恒容下，在合成氨平衡体系中充入He，使压强增大，则平衡正向移动，NH3增多
[解析]
A. 加入催化剂只能加快反应速率，缩短到达平衡的时间，提高“单位时间”的产量，不能使化学平衡发生移动。注意：催化剂能相同倍数地改变正、逆反应速率，故而不改变化学平衡状态。
B. 合成氨是一个气体体积减小的反应，所以增大压强，使平衡正方向移动，有利于合成氨，符合勒沙特列原理。
C. 因为合成氨是一个放热反应，所以从化学平衡移动角度分析，应采用较低温度。500℃高温较室温不利于平衡向合成氨方向移动。采用500℃既考虑到温度对速率的影响，更主要的是500℃左右催化剂活性最大。
D. 恒温恒容下充He，惰性气体He不与N2、H2、NH3反应。虽总压强增大了，实际上平衡体系各成分浓度不变（即分压不变）所以平衡不移动，NH3的产量不变。
[答案] B
[点评]
勒沙特列原理是说改变影响平衡的一个条件，平衡就向能够减弱这种改变的方法移动。不要混淆影响速率的条件和影响平衡的条件。
例2：合成氨工业中，原料气(N2，H2及少量的CO，NH3的混合气)在进入合成塔前常用乙酸二氨合铜(Ⅰ)溶液来吸收原料气中CO，其反应为：
[Cu(NH3)2Ac]+CO+NH3 
[Cu(NH3)3]Ac?CO；△H<0
(1)必须除去原料气中CO的原因是什么？
(2)吸收CO的生产适宜条件是什么？
(3)吸收CO后的乙酸铜氨液经过适当处理后又可再生，恢复其吸收CO的能力以供循环使用，再生的适宜条件是什么？
[解析]
合成氨工业中要使用催化剂，某些物质会使催化剂的活性降低甚至消失，从而发生催化剂中毒。故必须除去原料气中CO。根据吸收原料气中CO的反应方程式：
[Cu(NH3)2Ac]+CO+NH3 [Cu(NH3)3]Ac?CO；△H<0
可知，加压和采取较低的温度可使平衡向正反应方向移动，有利于CO的吸收。要使吸收CO后的乙酸铜氨液经过适当处理后又可再生，恢复其吸收CO的能力以供循环使用，只要使平衡向逆反应方向移动即可。
答案：(1)防止催化剂中毒；(2)低温、高压；(3)高温、低压。
[点评] 在实际工业生产过程中，适宜生产条件的选择需要考虑反应速率、化学平衡、原料选择、产量和设备等多方面因素。
例3温度、催化剂不变，向某一固定体积的密闭容器内按下列各组物质的量加入H2、N2、NH3，反应达平衡时；氨气浓度最大的一组是（ ）
A
B
C
D
H2
6
1
3.5
5
N2
2
0
1
1.5
NH3
0
4
2
1
[分析] 2NH3 N2＋ 3H2.根据反应“一边倒”换算.
B 0 2 6＋1＝7
C 0 2 3＋3.5＝6.5
D 0 2 1.5＋5＝6.5
由此可知，符合题意的是B.
[解答] B
[小结] 可逆反应，在条件相同时（等温等容），若达到等同平衡，其初始状态必须能互变，从极限角度看，就是各物质的物质的量要相当.因此可以采用一边倒的原则来处理以下问题：
（1）化学平衡等同条件（等温等容）
aA(g)＋bB(g) cC(g)
①始 a b
0 平衡态Ⅰ
②始 0 0 c 平衡态Ⅱ
③始 x y
z 平衡态Ⅲ
为了使平衡Ⅲ ＝Ⅱ＝Ⅰ
根据“一边倒”原则，即可得
x＋
z＝a
＋
＝1
y＋
z＝b
＋＝1
例4合成氨工厂常通过测定反应前后混合气体的密度来确定氮的转化率。某工厂测得合成塔中N2、H2混合气体的密度为0.5536g/L(标准状况)，从合成塔中出来的混合气体在相同条件下密度为0.693g/L(标准状况)。求该合成氨厂N2的转化率。
[解析]
由于题目中没有告诉起始物质的量，也没有说明N2、H2是按化学方程式中物质的计量数投放物料，因此部分学生就假设N2为1molH2为3mol，进行解题，依据是不足的。故本题解答时只能设反应前混合气体中氮气的物质的量分数为x，氢气物质的量分数为(1-x)，依题意得：
28x+2(1-x)=0.5536×22.4
设起始有氮气2mol，氢气为3mol，氮气转化的物质的量为y，
N2 + 3H2
2NH3
起始物质的量 2mol 3mol 0mol
转化物质的量 ymol 3ymol 2ymol
平衡物质的量 2-ymol 3-3ymol 2ymol
n总=(2-y)mol+(3-3y)mol+2ymol=(5-2y)mol
根据反应前后气体质量守恒可知
解得 y=0.5mol
[答案]25%
[点评]
本题是一道化学平衡综合计算题，考查学生综合计算的解题能力。正确的计算方法应是先由两种混合气体的密度，分别计算出反应前后两种混合气体的平均式量，由氢氨混合气的平均式量求出反应气体中氢气、氮气的体积比，再按合成氨化学反应中有关起始，转化、平衡物质的量的关系及平衡时混合气体的平均式量，从而求出氮气的转化率。
4．实战演练
一、选择题
1．下列有关合成氨工业的叙述，可用勒夏特列原理来解释的是 （ ）
A．使用铁触媒，使N2和H2混合气体有利于合成氨
B．高压比低压条件更有利于合成氨的反应
C．500℃左右比室温更有利于合成氨的反应
D．合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率
试题详情
2．对于可逆反应：N2(g)
+ 3H2(g)
A．达到平衡时，NH3的生成速率等于NH3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N2，在重新达平衡时，NH3的浓度比原平衡时增大，H2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
试题详情
3．工业上合成氨时一般采用500℃左右的温度，其原因是
（ ） ⑴适当提高氨的合成速率 ⑵提高H2的转化率 ⑶提高氨的产率
⑷催化剂在500℃时活性最大 A．只有⑴
B．⑴⑵
C．⑵⑶⑷
D．⑴⑷ 试题详情
4．将H2和N2的混合气体通入合成塔中，经过1个小时达到平衡，此时N2、H2、NH3的浓度分别为3、7、4（单位均为mol/L），则以下叙述正确的 （ ） 试题详情
①N2的反应速率为2mol/(L?h) ②H2的反应速率为7 mol/(L?h) ③H2的起始浓度为13mol/L④N2起始浓度为2 mol/L ⑤H2的转化率为46.2% A．①② B．②⑤ C．①③⑤ D．②④ 试题详情
5．有平衡体系：CO(g)+2H2(g)  CH3OH(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 试题详情
6．二氧化氮存在下列平衡：2NO2(g) N2O4(g)（正反应为放热反应）。在测定NO2的相对分子质量时，下列条件中较为适宜的是 （ ） 试题详情
A、温度130℃、压强3.03×105Pa
B、温度25℃、压强1.01×105Pa 试题详情
C、温度130℃、压强5.05×104Pa
D、温度0℃、压强5.05×104Pa 试题详情
7．在N2 +3H2 2NH3的平衡体系中，当分离出NH3时，下列说法中正确的是（ ） A．正反应速率增大
B．平衡向逆反应方向移动 C．正反应速率大于逆反应速率
D．逆反应速率先变小后变大 试题详情
8．合成氨所需的氢气由煤和水发生反应制得，其中一步反应为： 试题详情
CO + H2O(g) CO2 + H2(正反应为放热反应)。要使CO转化率提高，（ ） A．增大H2O(g)的浓度
B．增大CO的浓度 C．降低温度
D．增大压强 试题详情
二、填空题 1．一定温度下某密闭容器中进行反应：N2
+3H22NH3
，达平衡后 ①保持容器体积一定，通入N2，平衡
移动。 ②保持容器体积一定，通入Ar，平衡
移动。 ③保持容器压强一定，通入Ar，平衡
移动。 ④保持容器体积一定，通入N2、H2、NH3，使浓度都变为原来的2倍，平衡
移动。 试题详情
2．在一定条件下，1molN2和3molH2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NH3，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NH3的物质的量为
。 试题详情
三、计算题 恒温下，将amolN2与bmolH2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：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) （1）若反应进行到某时刻t时，nt（N2）=13mol，nt（NH3）=6mol，计算a的值。 试题详情
（2）反应达平衡时，混合气体的体积为716.8L（标准状况下），其中NH3的含量（体积分数）为25%。计算平衡时NH3的物质的量。 （3）原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比（写出最简整数比，下同），n（始）∶n（平）=
。 （4）原混合气体中，a∶b=
。 （5）达到平衡时，N2和H2的转化率之比，α（N2）∶α（H2）=
。 （6）平衡混合气体中，n（N2）∶n（H2）∶n（NH3）=
。 试题详情
一、选择题 1. BD 2. A 3. D 4. C 5. B 6. C 7. CD 8. AC 二、填空题 1.向右、不、向左、向右 2.30％、 2mol 三、计算题 （1）a=16 （2）8mol
（3）5：4
（4）2：3
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N2+3H2 2NH3+Q
思考：工业上生产H2SO4：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)为何不采用加压方法？（因为在常压下SO2的转化率已达91%，不需要再加压）
物理方法： 空气
液态空气
N2 