高中化学 第二册 第六章 揭示化学反应速率和平衡之谜 6.3 化工生产能否做到又快又多教案 沪科版

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1、化工生产能否做到又快又多一、教学目标：知识目标：1、了解合成氨工业生产的主要流程2、理解应用化学反应速率和化学平衡原理，选择合成氨的适宜条件；使学生了解应用化学原理选择化工生产条件的思路和方法。能力目标：培养学生对知识的理解能力，及理论联系实际的应用能力和分析问题、解决问题的能力。情感目标：1、介绍我国解放后合成氨工业的发展情况，对学生进行爱国主义教育．2、通过学生领悟理论知识对生产实践的指导作用，使学生树立理论和实践相结合的思想认识。重点：理解应用化学反应速率和化学平衡原理，选择合成氨的适宜条件。难点：应用化学原理选择化工生产

2、条件的思路和方法。二、教学过程练习：实验测得，每1mol氮气和3mol氢气反应，生成2mol氨气，能放出92.4kJ的热量．（1）请写出合成氨的热化学方程式。（2）根据热化学方程式和反应物的性质，分析合成氨的化学反应有哪些特点．解答：N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）＋92.4kJ教师归纳：氨的合成反应是放热的、气体总体积缩小的、很难发生的可逆反应．提问：作为合成氨工厂的老总，你心目中理想的生产状态是怎样的呢？——又快又多分析：快——在单位时间里提高NH3的产量—反应速率问题多——如何最大限度地提高平衡混合物中NH3的含量问

3、题—化学平衡问题引导学生讨论合成氨工业的生产条件，并填写表一中有关的内容。表一（利用表二）分析达到平衡时混合气中氨的含量，检查自己的判断是否正确．表二教师：从表一、二可以看出，从化学反应速率和化学平衡移动两方面分别考虑时，对压强的要求是一致的，而对温度的要求是矛盾的．讲解：唯物辩证法告诉我们：一切从实际出发，要全面地分析问题．综合考虑化学反应速率和化学平衡移动的条件，再根据工业生产的特点和实际需要，才能正确地选择合成氨工业的适宜条件．一、合成氨的适宜条件1．压强讲解：增大压强能加大化学反应速率，缩短达到平衡所需要的时间，又能使平

4、衡向合成氨的方向移动，有利于提高反应混合物中氨的百分含量，所以合成氨一定要加大压强．设问：从工业生产的实际考虑，合成氨工业所需的压强是否越大越好呢？学生回答后小结：不是，因为压强越大，所需的动力越大；对材料的强度要求越高；对设备的制造要求越高。我们要从化学反应原理方面分析，还要从动力、材料和设备几方面分析，才能确定合成氨工业的适宜压强．结论一：一般采用的压强是20～50MPa．2．温度设问：从化学平衡移动的角度分析，合成氨应采用低温，但是否温度越低越好呢？学生回答后小结：在生产上既要有高的转化率，又要有较大的反应速率，这样才能缩

5、短达到平衡所需要的时间，从而提高生产效率．如果温度过低，反应速率很小，需要很长时间才能达到平衡，这在工业上是很不经济的．所以合成氨工业温度不宜太低．合成氨工业要使用催化剂．催化剂在一定的温度下，活性最大，催化能力最强．合成氨工业所需催化剂的最大活性温度是500℃．那么从催化剂的角度考虑，合成氨工业采取最适宜的温度——500℃左右结论二：一般采用的温度是500℃左右．3．催化剂设问：合成氨工业要求一定的温度和压强．既然催化剂不影响化学平衡，那么合成氨为什么必须使用催化剂？分析：从反应物看，氮跟氢极不容易化合．即使在高温、高压下，反

6、应速率可以大一些，但反应仍然十分缓慢．使用催化剂可以增大反应速率，缩短达到平衡所需的时间．结论三：以铁为主体的多成分催化剂——铁触媒．4．浓度增大反应物的浓度可以增大反应速率，减小生成物的浓度可以使平衡正向移动。因此可以用保持一定的氮、氢浓度，减少氨气的浓度的方法，提高合成氨的效率和产量。实际生产中的处理方法：及时将气态氨冷却液化而分离出去；及时补充氮气和氢气，使其保持一定的浓度。小结：合成氨的化学反应原理可以用以下化学方程式表示：过渡：明确了合成氨工业的化学原理，接下来看看合成氨工业生产的主要流程是怎样的。二、合成氨工业简述1

7、、原料气的制取（1）氮气设问：合成氨所需的原料气是氮气和氢气．按照工业生产的特点，在工业上怎样制取氮气和氢气？方法一（物理方法）：氮气取自空气．将空气液化、蒸发，使它分离为氮气和氧气，氮气先逸出．方法二（化学方法）：使空气中的氧气跟炭作用，生成二氧化碳，再除去二氧化碳，即可得到氮气．即：（2）氢气电解水要耗用大量电能，制得的氢气成本太高，所以工业上不宜用电解水的方法制氢气．提问：根据工业上制取原料气的化学方程式，合成氨工业需用哪些原料？（根据学生的回答归纳．）原料：空气、水和燃料讲解：根据反应条件：使用合适的催化剂——防止催化剂

8、“中毒”——原料气要净化．高压生产——氮、氢混合气要用压缩机压缩到高压．小结：1．原料气的制备→净化→压缩2．氨的合成氮、氢混合气经过净化压缩以后进入合成塔．观看flashPPt投影: