第三节 合成氨条件的选择

教学设计示例

第三节 合成氨条件的选择

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厂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，结合工业上生产的实际情况，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的科学美。

教学过程

　　学生按照自学提纲先自学约15分钟，后教师集中讲解25分钟，巩固训练10分钟。

　　自学提纲：

　　1．影响化学反应速率的因素有哪些？是如何影响的？

　　2．影响化学平衡的条件有哪些？是如何影响的？

　　3．应用化学平衡原理，分析反应：

 （正反应放热）

　　要制得更多的 ，可以采用哪些措施？

　　就以上3个问题，教师可组织学生认真的讨论。然后，教师集中讲解。

合成氨条件的选择



1体积   3体积         2体积（正反应放热）

参看课本P49的表2—5。

　　1．压强。增大压强，有利于 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是 。

　　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500℃的温度，此时催化剂的活性最大。

　　3．催化剂。由于 分子非常稳定， 与 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。为了加快化合反应速率，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。

　　在实际生产中，不断补充 、 （增大反应物浓度），采取迅速冷却的方法（减小生成物浓度），使气态氨变成液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向着生成 的方向移动。

　　合成氨工业

　　（一）合成氨工业

1．原理  

　　

2．生产过程简介（出示挂图或模型）

　　（1）原料气的制备： 来自空气， 来自水中



　　　

　　再通过 水除 ：



　　得原料气  。

　　（2） 的合成：见课本第50页图2—14。

　　（二）化学模拟生物固氨

　　氨的固定：将游离态的氨转化为化合态氨的过程叫氨的固定。

　　1．人工合成氨：化学固氨法。其条件要求高、成本高、转化率低、效率低。

　　2．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。

　　（三）随堂练习

　　1．合成氨时，既要使合成氨的产率增大，又使反应速率增快，可采取的办法是（   ）

　　A．不断充入                B．升高温度

　　C．增大压强                       D．分离出

　　2．合成氨所需的 可由煤和水蒸气反应而制得，其中一步的反应为：

（正反应放热），下列措施中，能提高CO转化率的是（    ）

　　A．增大压强                B．降低温度

　　C．增大水蒸气浓度          D．增大浓度

　　3．合成氨工业有下列流程：①原料气制备；②氨的合成；③原料气净化和压缩；④氨的分离。其先后顺序为（    ）

　　A．①②③④       B．①③②④      C．④③②①     D．②③④①

　　（四）总结、扩展、答疑

　　在总结本节内容的基础上，教师可扩展一些知识给学生。可先从介绍18世纪末到20世纪初这一百多年里合成氨工业的发展简况入手，以压强条件选择的变化为例，说明合成氨条件的选择是与科技进步、动力、材料、设备等条件的改善紧密相联的，并将随之而作出相应的改变。在讨论合成氨的发展前景时，要求学生拓宽思路，培养学生的创新精神和训练科学方法。

　　例1  2000年是勒沙特列（Le Chatelier 1850—1936）诞生150周年。请用勒沙特列原理解释如下生活中的常见现象：打开冰镇啤酒瓶把啤酒倒入玻璃杯，杯中立即泛起大量泡沫。

（2000年，全国）

　　分析  解答时应注意联系实际。饮料在日常生活中相当普遍，其中含有一定量的化学物质，啤酒中的 就是其中一种， 在水中存在如下平衡：溶液平衡： ，化学平衡 ，上述平衡受压力和温度影响，根据勒沙特列原理，即可得到解释现象的原因。

　　解  溶解平衡 ，化学平衡： ，受 压力和温度的影响，平衡按勒沙特列原理移动。

　　点评  理论联系实际是素质教育的要求，要求把所学知识运用到实际生活中去，解释一些问题，解决一些简单问题。本题就是运用化学平衡原理解决问题的一例。

布置作业

　　1．完成课本第54－56页的练习题。

　　2．到一个化工厂搞一次课外调查，写好调查报告。

板书设计

第四节 合成氨条件的选择

    一、合成氨条件的选择

      （正反应放热）

  （1体积）（3体积）      （2体积）

　　1．压强：目前采用 。

　　2．温度：500℃，此时催化剂的活性最大。

　　3．催化剂：铁触媒。

　　二、合成氨工业的发展前景

　　（一）合成氨工业

　　1．原理：  

　　

　　2．生产过程简介（挂图）

　　 （1）原料气的制备

　　



　　  

   （2） 的合成

　　（二）化学模拟生物固氮

　　氮的固定：把游离态的氮转化为化合态氮的过程。

　　1．人工固氮：（化学固氮）条件高、成本高、转化率低、效率低。

　　2．根瘤菌：（生物固氮）常温常压、成本低、转化率高、效率高。

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