第三節(jié) 合成氨條件的選擇

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1、第三節(jié) 合成氨條件的選擇 教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)目標(biāo)： 　　1．使學(xué)生理解如何應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理，選擇合成氨的適宜條件。 　　2．使學(xué)生了解應(yīng)用化學(xué)原理選擇化工廠生產(chǎn)條件的思路和方法。 能力目標(biāo)： 　　1．? 教學(xué)時(shí)應(yīng)以化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理為主線，以合成氨知識(shí)為中心，結(jié)合工業(yè)上生產(chǎn)的實(shí)際情況，將知識(shí)串聯(lián)、拓展、延伸，培養(yǎng)學(xué)生的歸納思維能力。 　　2．? 在運(yùn)用理論的過(guò)程中，可以進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)所學(xué)理論的理解和提高知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用能力。 情感目標(biāo)： 　　1．通過(guò)了解合成氨的全過(guò)程，可以激發(fā)學(xué)生愛(ài)科學(xué)、探索科學(xué)的熱情。 　　2．通過(guò)合成氨前景的展望，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)

2、興趣，使學(xué)生體會(huì)化學(xué)學(xué)科中邏輯結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)深刻的科學(xué)美。 教學(xué)過(guò)程 　　學(xué)生按照自學(xué)提綱先自學(xué)約15分鐘，后教師集中講解25分鐘，鞏固訓(xùn)練10分鐘。 　　自學(xué)提綱： 　　1．影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素有哪些？是如何影響的？ 　　2．影響化學(xué)平衡的條件有哪些？是如何影響的？ 　　3．應(yīng)用化學(xué)平衡原理，分析反應(yīng)： 　　 （正反應(yīng)放熱） 　　要制得更多的 ，可以采用哪些措施？ 　　就以上3個(gè)問(wèn)題，教師可組織學(xué)生認(rèn)真的討論。然后，教師集中講解。 合成氨條件的選擇 　 1體積?? 3體積???????? 2體積（正反應(yīng)放熱） 參看課本P49的表2—5。 　　1．壓強(qiáng)。增大壓強(qiáng)，有利

3、于 的合成，但在實(shí)際市產(chǎn)中，壓強(qiáng)不可能無(wú)限制的增大，因?yàn)閴簭?qiáng)越大，需要的動(dòng)力越大，對(duì)材料的強(qiáng)度和設(shè)備的制造要求也越高，勢(shì)必增大生產(chǎn)成本，降低綜合經(jīng)濟(jì)效益。因此，受動(dòng)力、材料、設(shè)備等條件的限制，目前我國(guó)合成氨廠一般采用的壓強(qiáng)是 。 　　2．溫度。合成氨為放熱反應(yīng)，低溫有利于氨的生成。但是溫度越低，反應(yīng)速率就慢，到達(dá)平衡所需要的時(shí)間越長(zhǎng)，因而單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)量低，這在工業(yè)生產(chǎn)中是很不經(jīng)濟(jì)的。綜合考慮各種因素，在實(shí)際生產(chǎn)上，采用500℃的溫度，此時(shí)催化劑的活性最大。 　　3．催化劑。由于 分子非常穩(wěn)定， 與 的化合十分困難，即使采用了加熱與高壓的條件，合成氨的反應(yīng)還是十分緩慢。為了加快化合反應(yīng)速率，

4、降低反應(yīng)所需要的能量，合成氨工業(yè)普遍使用鐵觸媒作催化劑。 　　在實(shí)際生產(chǎn)中，不斷補(bǔ)充 、 （增大反應(yīng)物濃度），采取迅速冷卻的方法（減小生成物濃度），使氣態(tài)氨變成液氨后及時(shí)從平衡混合物中分離出去，以促使化學(xué)平衡不斷地向著生成 的方向移動(dòng)。 　　合成氨工業(yè) 　?。ㄒ唬┖铣砂惫I(yè) 1．原理?? 　　 2．生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)介（出示掛圖或模型） 　　（1）原料氣的制備： 來(lái)自空氣， 來(lái)自水中 　　　　 　　　 　　再通過(guò) 水除 ： 　　　　 　　得原料氣? 。 　?。?） 的合成：見(jiàn)課本第50頁(yè)圖2—14。 　?。ǘ┗瘜W(xué)模擬生物固氨 　　氨的固定：將游離態(tài)的氨轉(zhuǎn)化

5、為化合態(tài)氨的過(guò)程叫氨的固定。 　　1．人工合成氨：化學(xué)固氨法。其條件要求高、成本高、轉(zhuǎn)化率低、效率低。 　　2．根瘤菌，生物固氨。常溫常壓下進(jìn)行。成本低、轉(zhuǎn)化率高、效率高。 　　模擬生物的功能，把生物的功能原理用于化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)，借以改善現(xiàn)有的并創(chuàng)造嶄新的化學(xué)工藝過(guò)程。 　?。ㄈ╇S堂練習(xí) 　　1．合成氨時(shí)，既要使合成氨的產(chǎn)率增大，又使反應(yīng)速率增快，可采取的辦法是（?? ） 　　A．不斷充入 ?????????????? B．升高溫度 　　C．增大壓強(qiáng)?????????????????????? D．分離出 　　2．合成氨所需的 可由煤和水蒸氣反應(yīng)而制得，其中一步的反應(yīng)為：

6、 （正反應(yīng)放熱），下列措施中，能提高CO轉(zhuǎn)化率的是（??? ） 　　A．增大壓強(qiáng)??????????????? B．降低溫度 　　C．增大水蒸氣濃度????????? D．增大濃度 　　3．合成氨工業(yè)有下列流程：①原料氣制備；②氨的合成；③原料氣凈化和壓縮；④氨的分離。其先后順序?yàn)椋??? ） 　　A．①②③④?????? B．①③②④????? C．④③②①???? D．②③④① 　　（四）總結(jié)、擴(kuò)展、答疑 　　在總結(jié)本節(jié)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，教師可擴(kuò)展一些知識(shí)給學(xué)生。可先從介紹18世紀(jì)末到20世紀(jì)初這一百多年里合成氨工業(yè)的發(fā)展簡(jiǎn)況入手，以壓強(qiáng)條件選擇的變化為例，說(shuō)明合成氨條件的選擇是與

7、科技進(jìn)步、動(dòng)力、材料、設(shè)備等條件的改善緊密相聯(lián)的，并將隨之而作出相應(yīng)的改變。在討論合成氨的發(fā)展前景時(shí)，要求學(xué)生拓寬思路，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和訓(xùn)練科學(xué)方法。 　　例1? 2000年是勒沙特列（Le Chatelier 1850—1936）誕生150周年。請(qǐng)用勒沙特列原理解釋如下生活中的常見(jiàn)現(xiàn)象：打開(kāi)冰鎮(zhèn)啤酒瓶把啤酒倒入玻璃杯，杯中立即泛起大量泡沫。 （2000年，全國(guó)） 　　分析? 解答時(shí)應(yīng)注意聯(lián)系實(shí)際。飲料在日常生活中相當(dāng)普遍，其中含有一定量的化學(xué)物質(zhì)，啤酒中的 就是其中一種， 在水中存在如下平衡：溶液平衡： ，化學(xué)平衡 ，上述平衡受壓力和溫度影響，根據(jù)勒沙特列原理，即可得到解釋現(xiàn)象的原

8、因。 　　解? 溶解平衡 ，化學(xué)平衡： ，受 壓力和溫度的影響，平衡按勒沙特列原理移動(dòng)。 　　點(diǎn)評(píng)? 理論聯(lián)系實(shí)際是素質(zhì)教育的要求，要求把所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生活中去，解釋一些問(wèn)題，解決一些簡(jiǎn)單問(wèn)題。本題就是運(yùn)用化學(xué)平衡原理解決問(wèn)題的一例。 布置作業(yè) 　　1．完成課本第54－56頁(yè)的練習(xí)題。 　　2．到一個(gè)化工廠搞一次課外調(diào)查，寫(xiě)好調(diào)查報(bào)告。 板書(shū)設(shè)計(jì) 第四節(jié) 合成氨條件的選擇 ??? 一、合成氨條件的選擇 　　　 ? ?? （正反應(yīng)放熱） ? （1體積）（3體積）????? （2體積） 　　1．壓強(qiáng)：目前采用 。 　　2．溫度：500℃，此時(shí)催化劑的活性最大。 　　3．催化劑：鐵觸媒。 　　二、合成氨工業(yè)的發(fā)展前景 　　（一）合成氨工業(yè) 　　1．原理：?? 　　 　　2．生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)介（掛圖） 　　 （1）原料氣的制備 　　 　　　 　　 ? ?? （2） 的合成 　?。ǘ┗瘜W(xué)模擬生物固氮 　　氮的固定：把游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)氮的過(guò)程。 　　1．人工固氮：（化學(xué)固氮）條件高、成本高、轉(zhuǎn)化率低、效率低。 　　2．根瘤菌：（生物固氮）常溫常壓、成本低、轉(zhuǎn)化率高、效率高。