工业上合成氨

1、化学反应条件的优化一一工业合成氨_、教学内容分析普通高中课程标准实验教科书化学反应原理（鲁科版）第2章第4节“化学反应条件的 优化一一工业合成氨”的内容是前三节“化学反应的方向”、“化学反应的限度”、“化学反应 的速率的延续，是对前三节知识的综合应用。合成氨工业对化学工业、国防工业和我国实 现农业现代化具有重要意义，是重要的化学工业之一；同时氮气、氢气合成氨反应也是一个 学生熟悉的、典型的平衡体系。本节以合成氨反应为研究对象，有利于学生应用化学平衡理 论和化学反应速率理论尝试综合选择化工生产的适宜条件，从而体会化学理论的学习对生产 实践的指导作用。二、学生学情分析学生在前面的学习中，对化学平衡

2、理论和化学反应速率理论有了一定程度的认识。经过 高中一年的训练，学生善于质疑、主动思考、积极获取知识的学习习惯已基本养成，参与意 识、合作意识已有较明显提高。他们正处于生理的高速发展期，认识能力和知识水平都达到 了较高的层次，他们正经历着从习惯于感性思维、形象思维向更加关注理性思维、抽象思维 的转轨期，所以在教学中注意引导学生分析、讨论，使他们的认识过程从直观的体验和想象 上升到理性的思维阶段。三、设计思想根据本节内容，先让学生就合成氨反应的热力学、动力学问题分别进行讨论，再综合考 虑工业生产中的各种因素，对合成氨反应的适宜条件进行选择。将本节的教学过程分为三个 环节：分别利用学过的化学平衡和

3、化学反应速率理论讨论合成氨的适宜条件；综合考虑合成氨生产中动力、设备、材料、生产效率等因素，寻找工业合成氨的优化生产 条件；展望合成氨的发展前景，拓宽学生的视野。在讨论时注意问题设置的难度，利用平衡移动 原理对反应转化率的探讨只局限在定性分析的水平上，而对于化学反应速率的研究则从半定 量的角度进行。四、教学目标【知识与技能】：了解如何应用化学反应速率和化学平衡原理分析合成氨的适宜条件；了解应用化学反应原理分析化工生产条件的思路和方法，体验实际生产条件的选择 与理论分析的差异；通过对合成氨适宜条件的分析，认识化学反应速率和化学平衡的调控在工业生产中 的重要作用。【过程与方法】：通过对合成氨适宜条

4、件的研究选择，学会把握主要矛盾、统筹兼顾解决问题的能力, 培养理论联系实际的能力；在运用理论解决问题的过程中，进一步加深对所学理论的理解，提高实际应用能力;通过讨论、交流发现问题和解决问题，体验合作学习的过程和乐趣。【情感态度与价值观】：初步形成从多方面综合思考问题的意识；认识化学反应原理在工业生产中的重要作用，提升学生对化学反应的价值的认识， 从而赞赏化学科学对个人生活和社会发展的贡献。五、教学重点和难点重点：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：如何引导学生应用化学反应原理选择化工生产条件的思路和和方法。六、教学评价设计目标（1）达成的评价方案：依据学生能顺利总结出平衡

5、对合成氨反应的影响目标（2）达成的评价方案：依据学生能顺利总结出速率对合成氨反应的影响目标（3）达成的评价方案：依据学生能综合速率和平衡对合成氨反应的影响，总结出工业 上合成氨的适宜条件七、教学过程设计诊断反馈L影响化学反应速率的因素有哪些？2、影响化学平衡的因素有哪些?3、都是如何影响的？【学习环节一】联想质疑利用氮、氢为原料合成氨的工业化生产曾是一个较难的课题，从第一次实验室 研制到工业化投产，经历了约130年的时间。化学反应N2（g） + 3H2（g） 2NH3（g）看起来十分简 单，为什么合成氨的工业化生产会经历如此漫长的发展过程？（倾听、思考）合成氨工厂 为什么需要那么庞大而复杂的生

6、产设备和特殊的生产条件？（创设问题情境）投影合成氨的车间外貌和生产设备图。（浏览图片）设问假如你是一个工厂的厂长，对畅销产品的成本、生产效率作何要求？（降低成本、提 高生产效率、增加产品的产量和质量）引入现在工厂合成氨气，应从哪些方面选择合成氨的反应条件呢？（从反应限度和反应速 率两个方面）【交流研讨】从平衡的角度分析合成氨的适宜条件N2（g） + 3H2（g）2NH3（g） H = 92.2 kJ mol-11、根据上式分析合成氨反应有什么特点？2、用哪些方法可以促进此反应的化学平衡向生成氨的方向移动呢？3、氮气、氢气的体积比为多少时平衡混合物中氨的含量最高？【学习评价1】不能用化学平衡移动

7、原理说明的事实是（）合成氨在高压下进行是有利的 B.温度过高对合成氨不利C.使用催化剂能使合成氨速率加快D.及时分离从合成塔中出来的混合气，有利于合成氨 【学习环节二】从反应速率的角度分析合成氨的适宜条件实验表明，在特定条件下，合成氨反应的速率与反应的物质的浓度的关系为v = k c（n2）c1.5（h2）c-1（nh3）【交流研讨】请你根据关系式分析：1、各物质的浓度对反应速率有哪些影响？2、结合前面所学知识，分析可以采取哪些措施来提高反应速率?【整合归纳】提高反应的平衡转化率提高化学反应速率反应特点措施反应特点措施放热活化能提高分子数减小低温时反应速率低反应可逆原料气浓度增加能提 高反应速

8、率氨气浓度增加能降低 反应速率【学习评价2】合成氨工业中，原料气（N2、H2及少量CO、NH3的混合气）在进入合成塔前常用醋酸二 氨合铜（I）溶液来吸收原料气体中的CO，其反应是：Cu（NH3）2Ac+CO+NH3 - Cu（NH3）3Ac CO （正反应为放热反应）（1）醋酸二氨合铜（I）吸收CO的生产适宜条件是；（2）吸收后的醋酸铜氨溶液经过处理又可再生，恢复其吸收CO的能力以供循环利用，醋酸铜氨再生的生产适宜条件是。【学习环节三】探究工业上合成氨的适宜条件【交流研讨】1、工业合成氨的条件是怎样的？外部条件工业合成氨的适宜条件压强温度催化剂浓度2、选择工业中适宜生产条件的思路和方法是什么？

9、【课堂评价3】1、氨的合成反应，生产中采用的适宜条件是()。A、低温、高压、适当的催化剂B、高温、常压C、尽可能高温、高压D、适当的温度、适当的高压、适宜催化剂使一定量的氮气、氢气合成氨,施加催化剂和高压的反应条件，下列叙述中正确的是()都能提高反应速率，都对化学平衡状态无影响都对化学平衡状态有影响，都不影响达到平衡状态所用的时间都能缩短达到平衡状态所用的时间，只有压强对化学平衡状态有影响催化剂能缩短达到平衡状态所用的时间，而压强无此作用【课堂小结】【反馈练习】A组：1、合成氨工业中，常加热到700 K左右的温度，理由是()适当提高合成氨的反应速率提高氢气转化率提高氨的产率催化剂在700K时活

10、性最大A.B. C. D.2、使一定量的氮气、氢气合成氨，施加催化剂和高压的反应条件，下列叙述中正确的是都能提高反应速率，都对化学平衡状态无影响都对化学平衡状态有影响，都不影响达到平衡状态所用的时间都能缩短达到平衡状态所用的时间，只有压强对化学平衡状态有影响催化剂能缩短达到平衡状态所用的时间，而压强无此作用3、有平衡体系：CO(g)+2H2(g) = CH3OH(g) AH0，为了增加甲醇的产量，应采取的 正确措施是()A高温、高压B适宜的温度、高压、催化剂C低温、低压D高温、高压、催化剂4、可逆反应3A(g)=3B(?)+C(?)(正反应吸热)，随着温度升高，气体的平均分子质量有 变小的趋势

11、，则下列判断正确的是()A、B和C可能都是固体B、B和C 一定都是气体C、若C为固体，则B 一定是气体D、B和C可能都是气体B组：5、已知2SO2(g)+O2(gQ 2SO3 (g) AH0，其实验数据见表转化不同压强SC2的转化率(%)1.01 X105Pa5.05 xio5pa1.01 xio6pa5.05 xio6pa1,01 xio p450 C97.598.999*299.699.750() C85.592.994.997.79&3应选用的反应条件是。选择压强的理由七、教学小结与反思新课程理念倡导学生能够从问题和任务出发，积极主动地通过交流研讨等活动，以获取 知识和技能、发展能力、培养情感体验为目的的学习方式，本课例是以此为指导思想展开 的。本节课的重点是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，教学主旨是 使学生了解应用化学反应原理选择化工生产条件的思路和方法，初步形成从多方面综合思 考问题的意识。在教学过程中，充分利用教材中提供的“交流研讨”组织学生展开讨论，引导学生将 所学的理论知识与合成氨工业的实际问题相联系，做到学以致用。【点评】：本教学案例中教材分析与处理合理得当，教学目标设定全面，教学步骤设计精细， 教学程序符合学生的认知规律和化学知识的内在逻辑结构。引导学