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1、2022年新人教版化學(xué)選修2高中《人工固氮技術(shù)——合成氨》word教案
教學(xué)目標(biāo)
1.利用所學(xué)的化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡理論解釋合成氨中的相關(guān)問題；
2.了解合成氨的主要原理、原料、重要設(shè)備、流程和意義。
教學(xué)重點(diǎn)
利用所學(xué)的化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡理論解釋合成氨中的相關(guān)問題。
課時(shí)安排
2課時(shí)
教學(xué)過程
新課教學(xué)：
固氮反應(yīng)： 叫“固氮反應(yīng)”.
主要的固氮反應(yīng)有：生物固氮、自然固氮、化學(xué)固氮和人工模擬生物固氮。
1、生物固氮：是一種主要的自然固氮反應(yīng)，如植物在根瘤菌作用下直接吸收空氣中的
2、N2轉(zhuǎn)化為氨等，進(jìn)一步合成氮白質(zhì)。
2、自然固氮：如閃電產(chǎn)生的巨大電壓，其電火花足可以擊破氮分子的叁鍵，促使其與氧氣反應(yīng)生成NO.進(jìn)而生成NO2和HNO3等。
3、化學(xué)固氮：合成氨反應(yīng)；在放電條件下使氮?dú)馀c氧氣反應(yīng)生成NO等；氮?dú)馀c鎂反應(yīng)生成氮化鎂。
4、人工模擬生物固氮：通過化學(xué)方法，制備出類似生物“固氮菌”的物質(zhì)，使空氣中的氮?dú)庠诔爻合屡c水及二氧化碳等反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮或銨態(tài)氮，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人工合成大量的蛋白質(zhì)等，最終實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)蛋白質(zhì)食品。
對(duì)比思考：“固硫”反應(yīng)的概念是：將廢氣中對(duì)空氣造成污染的SO2轉(zhuǎn)化為固態(tài)含硫化合物。如實(shí)驗(yàn)室用NaOH溶液吸收多余的SO2生成Na2SO3
3、，硫酸工業(yè)中用氨水吸收SO2生成亞硫酸銨，燃燒煤等產(chǎn)生的SO2用Na2SO3溶液吸收生成NaHSO3，在煤中加入一定比例的CaCO3或CaO使SO2轉(zhuǎn)化為CaSO3。
一、應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡移動(dòng)原理，解釋合成氨工業(yè)的適宜條件的選擇理由
工業(yè)生產(chǎn)中既要考慮盡量增大反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，充分利用原料，又要選擇較快的反應(yīng)速率，提高單位時(shí)間產(chǎn)率。以上兩點(diǎn)是選擇反應(yīng)條件的出發(fā)點(diǎn)。當(dāng)二者發(fā)生矛盾時(shí)，要結(jié)合具體情況辯證分析，找出最佳反應(yīng)條件。
500℃左右 20～ 50Mpa
鐵觸媒
合成氨反應(yīng)條件的選擇原理：
選擇根據(jù) ：N2(g) ＋ 3H2(g)
4、 2NH3(g) △H＝－92.4KJ·mol－1
1、 反應(yīng)特點(diǎn)：
①N2極不活潑，通常條件下反應(yīng)難以進(jìn)行
②是一個(gè)氣體體積縮小的反應(yīng)
③是一個(gè)放熱反應(yīng)
2、可供選擇的條件：
反應(yīng)條件 加快反應(yīng)速率的措施 增大反應(yīng)程度的措施
①壓強(qiáng) 高壓 高壓
②溫度 高溫 降溫
③催化劑 鐵觸媒 ____
5、④濃度 ______ 及時(shí)分離出氨
3、選擇條件時(shí)綜合考慮的因素：
（1）合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)：
體積縮小、放熱、可逆。依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡理論討論合成氨的條件：
反應(yīng)條件
從化學(xué)反應(yīng)速率理論討論
對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的 影響
從化學(xué)平衡理論討論
對(duì)平衡混合物中NH3 含量的影響
綜合兩方面理論
選擇合成氨的適宜條件
壓 強(qiáng)
增大壓強(qiáng)，有利于增大化學(xué)反應(yīng)速率，越大越好
增大壓強(qiáng)，有利于提高平衡混合物中NH3 的含量，越大越好
壓強(qiáng)增大，有利于氨的合成，但需要的動(dòng)力大、對(duì)材料、設(shè)備等要求高因此，工業(yè)上一般
6、采用
10～30Mpa的壓強(qiáng)
溫 度
升高溫度，有利于增大化學(xué)反應(yīng)速率，越高越好
升高溫度，不利于提高平衡混合物中NH3 的含量，越低越好
選擇適宜的溫度，工業(yè)上一般采用400~500℃左右的溫度，這個(gè)溫度催化劑的活性最大
催化劑
使用催化劑有利于增大化學(xué)反應(yīng)速率
沒有影響
工業(yè)上一般采用鐵觸媒，使反應(yīng)能在較低的溫度下較快地進(jìn)行。
500℃左右 20～ 50Mpa
鐵觸媒
N2(g) ＋ 3H2(g) 2NH3(g) ； △H ＝ －92.4KJ·mol－1
課外思考
為什么2SO2+O22SO3，△H<0 反應(yīng)中，工業(yè)上使用過量的空氣?而合成氨工業(yè)生產(chǎn)中又不采用一種反應(yīng)物過量?
2022年新人教版化學(xué)選修2高中《人工固氮技術(shù)——合成氨》word教案
