化學：2.4《化學反應條件的優(yōu)化-工業(yè)合成氨》教案（魯科版選修4）

《化學：2.4《化學反應條件的優(yōu)化-工業(yè)合成氨》教案（魯科版選修4）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《化學：2.4《化學反應條件的優(yōu)化-工業(yè)合成氨》教案（魯科版選修4）（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 教學目標 知識目標： 1. 使學生理解如何應用化學反應速率和化學平衡原理，選擇合成氨的適宜條件。 2. 使學生了解應用化學原理選擇化工生產(chǎn)條件的思路和方法。 能力目標： 1. 教學時應以化學反應速率和化學平衡原理為主線，以合成氨知識為中心，結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)的實際情況，將知識串聯(lián)、拓展、延伸，培養(yǎng)學生的歸納思維能力。 2. 在運用理論的過程中，可以進一步加深學生對所學理論的理解和提高知識的實際應用能力。 情感目標： 1. 通過了解合成氨的全過程，可以激發(fā)學生愛科學、探索科學的熱情。

2、2. 通過合成氨前景的展望，激發(fā)學生學習興趣，使學生體會化學學科中邏輯結(jié)構(gòu)嚴謹深刻的科學美。 教學過程： [引入] 自1784年發(fā)現(xiàn)氨氣以后，人們一直在研究如何利用化學方法由N2 和H2合成NH3，但直到1913年才建成了大型合成氨廠。為什么合成氨的工業(yè)化生產(chǎn)會經(jīng)歷如此漫長的發(fā)展過程呢？今天我們來學習工業(yè)合成氨生產(chǎn)條件的選擇。 [板書] 第4節(jié) 化學反應條件的優(yōu)化——工業(yè)合成氨 [提問] 1. 在化學必修—2中我們已經(jīng)學習了工業(yè)合成氨的反應原理，是什么呢？ 2. 合成氨反應的特點？ 3. 選擇生產(chǎn)條件的目的是什么？ 4. 選擇生產(chǎn)條件的依據(jù)是什么？ 答案：

3、 1 原理：N2 + 3H2 D 2NH3 （正反應為放熱反應） 2 反應特點：① 可逆反應 ② 正反應氣體體積縮小 ③ 正反應是放熱反應 3盡可能加快反應速率和提高產(chǎn)物產(chǎn)率 4外界條件對化學反應速率和化學平衡的影響 練習： 運用所學有關(guān)知識填寫下表： - 1 - / 5 使氨生產(chǎn)快 （速率分析） 使氨生產(chǎn)多 （平衡分析） 實際生產(chǎn)中 適宜條件 原因 壓強 溫度 催化劑 濃度 教師講解： 1．壓強。增大壓強

4、，有利于氨的合成，但在實際市產(chǎn)中，壓強不可能無限制的增大，因為壓強越大，需要的動力越大，對材料的強度和設(shè)備的制造要求也越高，勢必增大生產(chǎn)成本，降低綜合經(jīng)濟效益。因此，受動力、材料、設(shè)備等條件的限制，目前我國合成氨廠一般采用的壓強為低壓（1107Pa），中壓（2107Pa—3107Pa），高壓（8.5107Pa—1108Pa）三種類型。 　　2．溫度。合成氨為放熱反應，低溫有利于氨的生成。但是溫度越低，反應速率就慢，到達平衡所需要的時間越長，因而單位時間內(nèi)產(chǎn)量低，這在工業(yè)生產(chǎn)中是很不經(jīng)濟的。綜合考慮各種因素，在實際生產(chǎn)上，采用700K的溫度。原因：速率較快,轉(zhuǎn)化率適中催化劑活性最大。

5、 3．催化劑。由于N2 分子非常穩(wěn)定，N2 和H2的化合十分困難，即使采用了加熱與高壓的條件，合成氨的反應還是十分緩慢。為了加快反應速率，降低反應所需要的能量，合成氨工業(yè)普遍使用鐵觸媒作催化劑，使反應物在較低溫度下較快的進行反應。 4． 濃度。在實際生產(chǎn)中，不斷補充N2 、H2（增大反應物的濃度），采取迅速冷卻的方法（減小生成物的濃度），使氣態(tài)氨變成液態(tài)氨后及時從平衡混合物中分離出去，以促使化學平衡不斷地向著生成NH3的方向移動。 板書設(shè)計： 第4節(jié) 化學反應條件的優(yōu)化——工業(yè)合成氨 （一）工業(yè)合成氨 1 原理：N2 + 3H2 D 2NH3 （正反應為放熱

6、反應） 2 反應特點：① 可逆反應 ② 正反應氣體體積縮小 ③ 正反應是放熱反應 3 使氨生產(chǎn)快 使氨生產(chǎn)多 實際生產(chǎn)中 原因 （速率分析） （平衡分析） 適宜條件 壓強 高壓 高壓 1107Pa—1108Pa 有利于氨的合成,對動力、材料強度、設(shè)備制造要求適中 溫度 高溫 低溫 700K 速率較快,轉(zhuǎn)化率適中催化劑活性最大 催化劑 加快 無影響 鐵觸媒 使反應速率加快 濃度 增大濃度 增大N2 、H2濃度，減小NH3濃度 N

7、2 ：H2=1：2.8，及時將NH3分離出去 適當提高N2的比例，加快反應速率，有利于NH3的生成 4 生產(chǎn)過程簡介 　?。?）原料氣的制備： 來自空氣， 來自水中 　　　　 　　　 　　再通過 水除 ： 　　　　 　　得原料氣 。 （二） 化學模擬生物固氮 根瘤菌，生物固氨。常溫常壓下進行。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工業(yè)生產(chǎn)，借以改善現(xiàn)有的并創(chuàng)造嶄新的化學工藝過程。 （三） 練習 1、在合成氨工業(yè)中，為增加氨的日產(chǎn)量，下列變化過程中不能使平衡向右移動的是（ ） A. 不斷將氨

8、分離出來 B. 使用催化劑 C. 采用5000C左右的溫度 D. 采用2107～5107Pa的壓強 2. 接觸法制硫酸時，SO2催化氧化適宜的溫度是5000C,其理由是(1)_______________(2)_____________(3)________________。此反應是氣體體積縮小的反應，但工業(yè)生產(chǎn)中并未采用加壓措施的原因是____________,為提高SO2的轉(zhuǎn)化率，工業(yè)上常使用的方法是______________。 希望對大家有所幫助，多謝您的瀏覽！