魯科版選修四《化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化——工業(yè)合成氨》教案2

最新魯科版選修四《化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化——工業(yè)合成氨》教案 2—— 工業(yè)合成氨》教案 2 化學(xué)反應(yīng)條 件的優(yōu)化 ----- 工業(yè)合成氨 [ 教學(xué)目標(biāo) ] 1、研究如何應(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、研究應(yīng)用化學(xué)原理選擇化工生產(chǎn)條件的思想和方法 . [ 教學(xué)過程 ] 分析 : 合成氨的反應(yīng)特點(diǎn) N2+3H2 2NH3 正反應(yīng)為放熱反應(yīng) 正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng) 請(qǐng)根據(jù)正反應(yīng)的焓變和熵變分析在 298K 下合成氨反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行能自發(fā)進(jìn)行 一、自主獲取信息 ( 一 ) 合成氨的反應(yīng)限度 請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)合成氨反應(yīng)的特 點(diǎn) , 利用影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素 , 分析什么條件有利于氨生 成。 交流研討參閱 66 頁 合成氨反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)： N2(g) +3H2(g) 2NH(g) 。 3 已 知 298 K 時(shí)：△H==一 92．2 kJ mol -1 △S=一 198．2 J K 一 1mol 一 1 1．請(qǐng)你根據(jù)正反應(yīng)的焓變和熵變分析 298 K 下合成氨反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行。 2 ．請(qǐng)你利用化學(xué)平衡移動(dòng)的知識(shí)分析什么條件有利于氨的合成。 [ 結(jié)論 ] 高溫 , 低壓有利于化學(xué)平衡正向移動(dòng) ,N 2,H 2 濃度比為 1:3 有利于 化學(xué)平衡正向移動(dòng) . ( 二 ) 合成氨反應(yīng)的速率 ------ 閱讀 67 頁交流研討 條件 Ea ／ kJ mol一 1 k( 催 )/k( 無 ) 無催化劑 335 3.4 1012(700 K) 使用鐵催化劑 167 [ 交流 研討 ] 1 / 3 1、結(jié)合影響反應(yīng)速率的因素 , 思考什么條件 能使氨生成的快 答：升高溫度 增大壓強(qiáng) 增大反應(yīng)物濃度 使用催化劑 2、實(shí)驗(yàn)表明 , 在特定條件下 , 合成氨反應(yīng)的速率與反應(yīng)的物質(zhì)的濃度的關(guān)系為 答： ν = κC(N2)C1.5 (H2)C- 1(NH3) 3、請(qǐng)你根據(jù)關(guān)系式分析 : 各物質(zhì)的濃度對(duì)反應(yīng)速率有哪些影響 可以采取哪些措施來提高反 應(yīng)速率 答： 增大 N2、 H2 濃度、將氨及時(shí)從混合氣中分離出去 二、合成氨的適宜條件 [ 交流研討 ] 1 ．根據(jù)合成 氨反應(yīng)的特點(diǎn) , 應(yīng)分別采取什么措施提高反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率 ? 請(qǐng)將你的建議 填入下表。 提高反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率 提高化學(xué)反應(yīng)速率 性質(zhì) 措施 性質(zhì) 措施 放熱 活化能高 分子數(shù)減小 低溫時(shí)反應(yīng)速率低 平衡常數(shù)不大 原料氣濃度增加能提高反應(yīng)速率 氨氣濃度增加能降低反應(yīng)速率 2 ．請(qǐng)你嘗試為合成氨選擇適宜條件。 3 ．在確定合成氨的適宜條件的過程中, 你遇到了哪些困難 ?你是怎樣解決的 ? 4 ．為了提高合成氨生 產(chǎn)的能力 , 你認(rèn)為還可以在哪些方面做進(jìn)一步改進(jìn)? 催化劑對(duì)合成氨反應(yīng)速率的影響 三、信息整合 ----- 合成氨的適宜條件的選擇 據(jù)合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)應(yīng)分別采取什么措施提高反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率討論 : 1、既然增大壓強(qiáng)既可提 高反應(yīng)速率 , 又可提高氨的產(chǎn)量 , 那么在合成氨工業(yè)中壓強(qiáng)是否越 大越好 ? 2、既然降低溫度有利于平衡向生成氨的方向移動(dòng) , 那么生產(chǎn)中是否溫度越低越好 ? 3、在合成氨工業(yè)中要 使用催化劑 , 既然催化劑對(duì) 化學(xué)平衡的移動(dòng)沒有影響 , 為什么還要使 用呢 總結(jié)： 合成氨適宜條件 催化劑 ------ 鐵 溫度 -------700K 左右 2 / 3 根據(jù)設(shè)備動(dòng)力選擇壓強(qiáng) ----- 1107~ 1 108Pa N2 , H2 投料比 --------1:2.8 及時(shí)分離 ---- 氨氣 [ 課堂小結(jié) ][ 課后作業(yè) ] 3 / 3