化学24《合成氨条件的选择》第一课时教案

1、第四节 合成氨条件的挑选淡定说课合成氨工业对化学工业和我国实现农业现代化具有重要意义；本节内容表达了化学反应速率和平稳移动原理等理论对工业生产实践的指导作用；能够培育同学理论联系实际的意识；通过本节课的学习,也可进一步加深同学对所学理论的懂得；从内容上分,本节共介绍了两个学问点； 其一主要是通过争论引导同学运用化学反应速率和化学平稳原理等学问,综合考虑合成氨生产中动力、设备、材料等的实际情形,合理地挑选合成氨的生产条件；其二是拓宽思路,探讨合成氨的进展前景；当然,前者是本节教学的重点和难点；在教学中, 针对合成氨反应是一个放热的、气体总体积缩小的可逆反应,第一要求同学运用已学过的学问,争论增大

2、合成氨的化学反应速率所应实行的措施；在此基础上, 再要求同学依据供应的有关试验数据,争论提高平稳混合物中NH 3 的含量所应实行的方法；然后,结合合成氨生产中动力、材料、设备、催化剂活性等实际情形,通过详细分析,得出合成氨 时压强、温度、催化剂等的正确条件；此外,应通过合成氦生产过程示意图、浓度等条件对合成氨的影响, 原料的循环使用等问题,目的；使同学懂得合成氨条件的挑选应以提高经济效益为本节其次部分内容的教学,其目的不在于学问本身,而是更多地侧重了培育同学的创新精神和科学方法的训练,教学过程中应适度把握； 教学目标 1. 使同学懂得如何应用化学反应速率和化学平稳的原理,挑选合成氨的相宜条件；

3、2. 使同学明白应用化学原理挑选化工生产条件的思路和方法；3. 通过运用化学反应速率和化学平稳原理挑选合成氨的相宜条件,培育同学分析问题 解决问题的才能以及对所学理论的应用才能；4. 通过对合成氨工业将来的展望,激发同学喜爱祖国、刻苦学习的激情； 教学重点 应用化学反应速率和化学平稳的原理挑选合成氨的相宜条件 教学难点 使同学懂得如何用化学反应速率和化学平稳的原理挑选合成氨的相宜条件 课时支配 一课时 教学方法 1. 通过复习化学反应速率和化学平稳移动的有关学问,启示同学得出应用化学原理选 择化工生产条件的思路和依据,并结合生产实际,争论得出合成氨的相宜条件；2. 通过观看合成氨的录像,使同学

4、明白浓度对合成氨的影响及原料气的循环使用等问 题；3. 通过阅读和争论,使同学明确化工生产条件并非一成不变,鼓励同学为挑选更好的 合成氨条件而努力学习； 教具预备 合成氨录像带、合成塔模型、投影仪、胶片 教学过程复习提问1. 影响化学反应速率的因素有哪些？生浓度、温度、压强、催化剂等；2. 要使一个化学平稳发生移动,可转变哪些条件？生浓度、温度,有气体的反应可转变压强；师 在化工生产上挑选生产条件,离不开化学反应速率和化学平稳的有关学问,我们这节课就学习合成氨条件的挑选；板书第四节 合成氨条件的挑选师请大家写出合成氨的化学方程式；一个同学板演N2g+3H 2g2NH 3g 师请大家结合我们第一

5、章所学学问,说出这个反应有何特点？生同学甲：反应物和生成物全为气体；同学乙：是气体体积缩小的可逆反应；同学 丙：正反应是放热反应；老师提示该反应常温常压下简单进行吗？为什么？生 N2分子结构稳固,NN不易断裂；争论假如你是一个合成氨工厂的技术人员,你第一要考虑什么问题？为了提高经济效益, 即提高氨气的产量,结论： 1. 如何加快反应速率；2. 如何提高 NH3在平稳混合气中的含量；师那么我们要快合成氨的反应速率而且仍要使平稳尽可能正向移动,可以实行哪些 措施呢？请同学们争论以后填写下表；投影目的挑选使 NH3 生产得快（从速率分析）使 NH3 生产得多 （从平稳分析）条件 压强 温度 催化剂

6、浓度说明： 有条件的学校可把上表制成多媒体课件,同学争论后,案,最终得出如下结果：目的边回答, 边显示出正确答挑选使 NH3生产得快（从速率分析）使 NH3生产得多（从平稳分析）条件压强增大压强增大压强温度上升温度降低温度催化剂使用催化剂无影响浓度增大反应物浓度增大反应物浓度减小生成物浓度师下面我们就依据上表和化工生产的实际情形,来分析一下合成氨的相宜条件；板书一、合成氨的条件挑选1. 压强师 从上表可以看出,从反应速率和化学平稳移动分别来考虑,对压强的要求是一样的,增大压强, 既能加快反应速率,缩短达到平稳的时间,又能提高氨气在平稳混合气中的含量,那么是不是压强越大越好？一般实行多大压强？请

7、同学们打开课本,阅读 P50；生 由于压强越大,需要的动力越高,对材料的强度和设备的制造要求也越高,这会大大增加投资, 并可能降低综合经济效益；目前合成氨厂一般采纳的压强是 20 MPa50 MPa；板书 20 MPa50MPa 师下面我们再看温度的挑选板书 2. 温度师 从上表分析, 高温有利于加快反应速率,含量, 低温可以提高氨气在平稳混合气中的含量,但却降低了平稳时氨气在混合气体中的 但反应速率慢, 需要很长时间才能达到平衡状态,这在化工生产上也是很不经济的；所以温度不能太低,也不能太高,工业上一般在 500左右的温度下进行；板书 500左右师挑选 500左右的温度,仍与另外一个因素有关

8、,那就是催化剂的使用；板书 3. 催化剂师 合适的催化剂能成万倍的增大化学反应速率,缩短反应达到平稳需要的时间,但催化剂的活性与温度有关,对于合成氨使用的催化剂,在 500左右的温度；500左右时活性最大,因此挑选那么合成氨工业采纳什么催化剂呢？1909 年德国化工专家哈伯发觉了锇催化剂,但锇 是珍贵金属, 以锇为催化剂不利于合成氨的普及,后来, 德国化学家波施经过两万多次的实 验,最终得到了抱负的以 Fe 为主体,含少量 K、Mg、Al 和 Ca的多成分催化剂,始终使用到 今日,工业上称为铁触媒；板书铁触媒以铁为主体的多成分催化剂；师工业上在上述温度、压强和催化剂作用下,可使平稳混合气中 N

9、H3 的体积分数达 到多大呢？请同学们打开课本 49 页,看表 25,看一下在 500、 20 MPa50 MPa 时 NH3 的体积分数大约为多少？生 26.4%左右；师明显, NH3的产率并不太高,那么仍需要实行什么措施来提高 NH3的产率呢？生转变浓度；师 对,从前边的分析可知,增大反应物的浓度或减小生成物的浓度,均可使化学平 衡正向移动, 那么工业上是如何增大反应物浓度减小生成物浓度的呢？下面请大家留意看合 成氨的录像, 留意看工业上为提高反应物转化率,在浓度方面实行了什么措施？合成氨的反 应在什么设备中进行的,这个设备有何特点？气体在其中是如何流淌的？（放录像）师从录像中看出,为提高

10、原料的利用率,在生产过程中仍实行了哪些措施？生把 NH3液化分别出去,N2、H2混合气体循环使用,准时补充N2和 H2；板书 4. 浓度：分别出NH3 后的 N2、H2循环使用,并准时补充原料气；问大家留意到补充原料气时 N2和 H2 的比例了吗？生 13；师对, N2和 H2 开头以 13 的体积比进入合成塔, 分别出来的气体中N2和 H2仍为13,再以 13 的体积比补充原料气,就可以使反应物始终保持肯定的浓度,防止了不断调整反应物配比的麻烦；那么,从平稳混合气中分别出生易液化；NH3,利用了氨气的什么性质呢？师合成氨是在什么设备中进行的？生合成塔；展现合成塔模型师请大家结合刚才的录像,说

11、一说合成塔结构上有什么特点？生有耐高压的厚壁；安放有厚层的催化剂；有热交换器；师由于合成氨的反应是放热反应,通过热交换器,可以预热氮、氢混合气体,使热 量得到充分利用, 那么这样的设备是不是最好的设备呢？将来仍有可能有更好的设备吗？请 同学们阅读课本合成氨工业的进展前景；板书二、合成氨工业的进展前景师 看完后请同学们争论一下,假如你是一位工程师,你想实行什么方法来进一步提高氨产量？或降低合成氨的成本？生 研制新的能承担高压的材料；研制新的能产生高压的设备；研制合成新的催化剂；师合成氨条件的挑选是与科学进步、动力、材料、设备等条件的改善紧密联系的,随着科技的进展, 我国合成氨工业已有快速进展,1

12、949 年全国氮肥产量仅0.6 万吨,而 1982年达到 1021.9 万吨,成为世界上产量最高的国家之一；目前一些科学家正努力研制新的催 化剂, 试图使合成氨的反应在较低温度下进行；那么,假如新的催化剂研制胜利,会不会减 缓合成氨生产中对压强的要求而削减设备制造的投资呢？同学争论后可能得出以下两种结论一、不会； 由于催化剂只能加快反应速率而不能 引起平稳移动,而增大压强是为了使平稳向正反应方向移动,以增大 NH3 的产量；二、会,由于新催化剂可以使反应在较低温度下就有很大的反应速率,这样降低了反应所需温度,低温有利于平稳正向移动,增大 制造的投资；NH3 的产量,这样就可以减缓生产中对压强的

13、要求而削减设备老师总结同学们说得都有道理,增大压强和降低温度都有利于提高 NH3 的产量,并不冲突, 所以如能研制出新的催化剂,降低反应所需温度,又能研制出能承担高压且廉价的新材料, 岂不更好？期望同学们好好学习,献；为我国合成氨工业的进展更上一个新台阶做出贡下面请同学们回忆一下合成氨化工生产条件的挑选依据,回答以下问题：投影在制硫酸的工业生产中,有以下反应：2SO2（g） +O2g2SO 3g （正反应为放热反应）,反应温度为 450,使用 V2O5为催化剂；在此条件下,假如压强为 0.1 MPa ,SO2 的转化率为 97.5%；压强为 10 MPa,SO2转化率为 99.3%,回答：（1

14、）工业生产中挑选 450左右的温度,缘由是什么？（2）增大压强时合成 SO3是否有利？在实际生产中应如何挑选压强？为什么？（3）生产中要用过量的空气,为什么？答案（1）为了加快反应速率且使催化剂活性最强,所以挑选 450；（2）有利；在实际生产中应实行常压,因常压下反应物已有很高转化率,增大压强虽 然可提高 SO2 转化率,但对设备要求也高,得不偿失；（3）用过量的空气,可增大反应物中O2的浓度,从而加快反应速率,并提高SO2的转化率；布置作业 P50一、二、三、四、五 板书设计第四节 合成氨条件的挑选 一、合成氨的条件挑选 1. 压强： 20 MPa50 MPa 2. 温度： 500左右 3

15、. 催化剂：铁触媒以铁为主体的多成分催化剂；二、合成氨工业的进展前景 教学说明应用化学原理挑选化工生产条件是本节课的重点内容,因此在本节的教学中我通过引导 同学分析合成氨的反应特点,启示同学从加快反应速率和促进平稳正向移动来争论生产条 件,以加深同学对所学学问的懂得,并提高其应用所学学问解决实际问题的才能；在教学中,通过放录像和观看合成塔模型,使同学对合成氨的生产过程和设备有所明白,并增强同学的学习爱好, 然后从合成氨的设备引出合成氨的前景争论,在活跃的课堂气氛中,使同学轻松地把握本节的学问；参考练习1工业上合成氨时一般采纳500左右的温度,其缘由是 A适当提高 NH 3的合成速率 B提高 H2的转化率 C提高 NH 3的产率 D催化剂在 500左右活性最大 答案： AD 2对于合成氨的