《化学反应条件的优化——工业合成氨》教案3

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1、《化学反应条件的优化——工业合成氨》教案教学目标知识目标：1.使学生理解如何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。2.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：1.教学时应以化学反应速率和化学平衡原理为主线，以合成氨知识为中心，结合工业生产的实际情况，将知识串联、拓展、延伸，培养学生的归纳思维能力。2.在运用理论的过程中，可以进一步加深学生对所学理论的理解和提高知识的实际应用能力。情感目标：1.通过了解合成氨的全过程，可以激发学生爱科学、探索科学的热情。2.通过合成氨前景的展望，激发学生学习兴趣，使学生体会化学学科中逻辑结构严谨深刻

2、的科学美。教学过程[引入]自1784年发现氨气以后，人们一直在研究如何利用化学方法由N2和H2合成NH3，但直到1913年才建成了大型合成氨厂。为什么合成氨的工业化生产会经历如此漫长的发展过程呢？今天我们来学习工业合成氨生产条件的选择。[提问]1.在化学必修2中我们已经学习了工业合成氨的反应原理，是什么呢？答：原理：N2+3H2⇌2NH3（正反应为放热反应）2.合成氨反应的特点？答：反应特点：①可逆反应②正反应气体体积缩小③正反应是放热反应3.选择生产条件的目的是什么？答：尽可能加快反应速率和提高产物产率4.选择生产条件的依据是什么？答：外界条件对化学反应速率和化学平

3、衡的影响[课堂习题]运用所学有关知识填写下表：使氨生产快（速率分析）使氨生产多（平衡分析）实际生产中适宜条件原因压强温度催化剂浓度[教师讲解]1.压强。增大压强，有利于氨的合成，但在实际市产中，压强不可能无限制的增大，因为压强越大，需要的动力越大，对材料的强度和设备的制造要求也越高，势必增大生产成本，降低综合经济效益。因此，受动力、材料、设备等条件的限制，目前我国合成氨厂一般采用的压强为低压（1×107Pa），中压（2×107Pa—3×107Pa），高压（8.5×107Pa—1×108Pa）三种类型。2.温度。合成氨为放热反应，低温有利于氨的生成。但是温度越低，反应速

4、率就慢，到达平衡所需要的时间越长，因而单位时间内产量低，这在工业生产中是很不经济的。综合考虑各种因素，在实际生产上，采用700K的温度。原因：速率较快，转化率适中催化剂活性最大。3.催化剂。由于N2分子非常稳定，N2和H2的化合十分困难，即使采用了加热与高压的条件，合成氨的反应还是十分缓慢。为了加快反应速率，降低反应所需要的能量，合成氨工业普遍使用铁触媒作催化剂，使反应物在较低温度下较快的进行反应。4.浓度。在实际生产中，不断补充N2、H2（增大反应物的浓度），采取迅速冷却的方法（减小生成物的浓度），使气态氨变成液态氨后及时从平衡混合物中分离出去，以促使化学平衡不断地

5、向着生成NH3的方向移动。[观摩实验]化学模拟生物固氮根瘤菌，生物固氨。常温常压下进行。成本低、转化率高、效率高。模拟生物的功能，把生物的功能原理用于化学工业生产，借以改善现有的并创造崭新的化学工艺过程。课后练习1.在合成氨工业中，为增加氨的日产量，下列变化过程中不能使平衡向右移动的是()A.不断将氨分离出来B.使用催化剂C.采用5000C左右的温度D.采用2×107～5×107Pa的压强2.接触法制硫酸时，SO2催化氧化适宜的温度是5000C，其理由是(1)________________(2)_____________(3)________________。此反应

6、是气体体积缩小的反应，但工业生产中并未采用加压措施的原因是____________，为提高SO2的转化率，工业上常使用的方法是______________。