2024-2025学年高中化学 第一单元 走进化学工业 1.2 人工固氮技术-合成氨说课教案3 新人教版选修2

2024-2025学年高中化学第一单元走进化学工业1.2人工固氮技术——合成氨说课教案3新人教版选修2主备人备课成员教材分析本节课选自《2024-2025学年高中化学第一单元走进化学工业》中的1.2节“人工固氮技术——合成氨”。教材通过介绍人工固氮技术的基本原理、合成氨工业的发展历程以及其在国民经济中的重要作用，旨在帮助学生了解化学工业与生产实践的结合，培养其科学素养。本节内容与课本紧密关联，深入浅出地阐述了合成氨的化学反应原理、工艺流程及实际应用，符合高中二年级学生的知识水平和认知能力，具有实用性和现实意义。核心素养目标本节课通过探究人工固氮技术——合成氨的过程，旨在培养学生以下核心素养：科学探究与创新意识，能够运用化学知识解释合成氨的原理，并通过实验操作，观察和分析化学反应现象；宏观与微观相结合的观念，理解固氮过程中氮元素的转化和分子结构的改变；证据推理与模型认知能力，通过比较不同固氮方法的优缺点，建立合成氨过程的思维模型；科学态度与社会责任，认识到合成氨技术在农业生产和工业发展中的重要性，激发学生对化学技术应用于社会发展的责任感。重点难点及解决办法本节课的重点在于理解人工固氮技术的原理、合成氨的反应过程及其工业应用。难点在于掌握合成氨反应中催化剂的作用、反应条件的优化以及实际工业生产中的能量效率问题。

解决办法：

1.通过动态模拟和实验演示，直观展示合成氨的反应过程，帮助学生理解反应原理。

2.设计互动讨论环节，让学生探讨催化剂的选择和反应条件对合成氨效率的影响，加深对难点的理解。

3.引入案例分析，分析工业生产中解决能量效率问题的实际策略，如热能回收和循环利用。

4.利用图表、数据等教学资源，辅助学生建立清晰的化学反应过程和能量转化的概念。

5.组织小组合作探究，鼓励学生提出问题，引导他们通过查阅资料、相互讨论等方式，自主解决疑惑。学具准备多媒体课型新授课教法学法讲授法课时第一课时师生互动设计二次备课教学资源-软件资源：化学教学软件、合成氨工艺流程模拟系统、科普动画视频。

-硬件资源：实验室合成氨实验装置、催化剂样品、反应釜模型。

-课程平台：学校课程管理系统、在线学习平台。

-信息化资源：电子白板、PPT课件、教学互动软件。

-教学手段：实验演示、小组讨论、案例分析、互动问答、多媒体教学。教学过程1.导入新课

同学们，我们在上一节课中了解了化学工业的基本概念和重要性。今天，我们将走进人工固氮技术——合成氨的世界。合成氨在农业生产和工业发展中具有举足轻重的地位，那么它是如何实现的呢？让我们一起探究这一神奇的化学反应。

2.探究合成氨的原理

首先，我来给大家讲解一下合成氨的基本原理。合成氨是一种将氮气（N2）和氢气（H2）在高温高压的条件下，通过催化剂催化反应生成氨气（NH3）的过程。这个过程被称为哈柏-博世工艺。

（1）展示动态模拟和实验演示，让学生直观地了解合成氨的反应过程。

（2）引导学生通过观察实验现象，分析合成氨反应的化学方程式，并讨论反应条件对合成氨效率的影响。

3.探讨催化剂的作用

（1）展示不同催化剂的样品，让学生了解催化剂的种类和特点。

（2）组织学生讨论催化剂在合成氨反应中的作用，以及如何选择合适的催化剂。

（3）通过实验，观察不同催化剂对合成氨反应速率的影响，分析实验数据，总结规律。

4.研究反应条件的优化

合成氨反应需要在高温高压的条件下进行，那么这些条件是如何影响反应效率的呢？

（1）引导学生探讨温度、压力等反应条件对合成氨反应的影响。

（2）组织学生通过实验，观察不同反应条件下合成氨的产量，分析数据，总结优化策略。

5.案例分析：工业生产中的应用

现在，让我们来看看合成氨技术在工业生产中的应用。

（1）展示合成氨工业生产中的实际案例，让学生了解合成氨在农业生产和工业发展中的重要性。

（2）分析案例中解决能量效率问题的实际策略，如热能回收和循环利用。

（3）引导学生探讨如何提高合成氨工艺的环保性能，降低能耗。

6.小组合作探究

为了让大家更深入地理解合成氨技术，接下来我们进行小组合作探究。

（1）分组讨论，让学生针对合成氨技术的原理、催化剂、反应条件等方面提出问题。

（2）鼓励学生通过查阅资料、相互讨论等方式，自主解决疑惑。

（3）组织各小组汇报探究成果，分享学习心得。

7.总结与反思

（1）让学生回顾本节课所学内容，总结重点知识。

（2）教师点评学生表现，提出改进意见。

（3）鼓励学生课后继续深入探究合成氨技术，关注化学工业的发展动态。拓展与延伸1.拓展阅读材料

为了帮助大家更好地理解合成氨技术的背景和应用，我为大家推荐以下拓展阅读材料：

-《化学工业的历史与发展》

-《合成氨技术的创新与挑战》

-《固氮微生物与人工固氮技术》

-《工业催化原理及其在合成氨中的应用》

-《绿色化学工艺与合成氨生产》

这些材料可以让大家更深入地了解化学工业的发展、合成氨技术的演进以及相关领域的科学研究。

2.课后自主学习和探究

（1）研究合成氨工艺的改进和新技术的发展，例如低温合成氨技术、纳米催化剂的应用等。

（2）探讨合成氨工业对环境的影响，以及如何实现绿色生产，降低能耗和废弃物排放。

（3）了解合成氨在农业、化工、能源等领域的具体应用，研究其对经济社会发展的贡献。

（4）关注固氮微生物的研究进展，了解生物固氮与人工固氮技术的结合。

（5）通过查阅资料、实地考察、访谈等方式，收集有关合成氨工业的实例，分析其成功经验和存在的问题。

希望同学们能够充分利用这些拓展资源，结合课本知识，进行深入的课后学习和探究。通过自主学习，不断提高自己的化学学科素养，为将来的学习和工作打下坚实的基础。同时，也希望大家能够关注化学工业的发展，为我国的科技创新和绿色发展贡献自己的力量。反思改进措施（一）教学特色创新

1.在本节课的教学中，我尝试将理论知识与实际工业应用紧密结合，通过动态模拟、实验演示和案例分析，让学生更直观地理解合成氨的原理和工艺流程。这种教学方式增强了学生的学习兴趣和动手能力。

2.我还注重培养学生的证据推理和模型认知能力，引导学生通过实验数据和案例分析，探讨催化剂选择、反应条件优化等问题。这种探究式教学有助于提高学生的科学素养和解决问题的能力。

（二）存在主要问题

1.在教学组织方面，我发现部分学生在小组讨论中参与度不高，可能是因为他们对合成氨技术的了解还不够深入，导致讨论不够热烈。

2.在教学方法上，虽然我试图通过多种教学手段激发学生的学习兴趣，但仍有部分学生对复杂的化学反应原理感到困惑，难以完全消化吸收。

（三）改进措施

针对以上反思，我计划采取以下改进措施：

1.针对学生在小组讨论中参与度不高的问题，我将在今后的教学中加强对学生的引导，提前为学生提供相关资料，让学生在课前对合成氨技术有更深入的了解，从而提高讨论效果。

2.针对学生对化学反应原理的困惑，我将在课堂上增加互动环节，鼓励学生提问，及时解答学生的疑惑。同时，课后为学生提供更多的辅导和答疑机会，帮助学生巩固知识点。

3.加强与企业的合作，定期组织学生实地考察合成氨工业生产，让学生亲身感受化学工业的魅力，提高学习的积极性。典型例题讲解例题一：

给出合成氨反应的化学方程式，并解释为什么需要高温高压的条件。

答案：

化学方程式：N2+3H2→2NH3

解释：合成氨反应是一个可逆反应，需要在高温高压的条件下进行，以利于平衡向生成氨气的方向移动。高温可以提高反应速率，同时有助于催化剂的活性；高压则可以增加氮气和氢气的浓度，促进反应的进行。

例题二：

解释催化剂在合成氨反应中的作用，并列举几种常用的催化剂。

答案：

催化剂在合成氨反应中的作用是降低反应的活化能，提高反应速率。常用的催化剂有铁催化剂、铑催化剂、钼催化剂等。

例题三：

合成氨反应过程中，如何通过控制反应条件来优化反应效率？

答案：

可以通过以下方式优化反应效率：

1.温度控制：选择适宜的反应温度，以提高催化剂的活性和反应速率。

2.压力控制：适当增加压力，使反应物浓度增加，促进平衡向生成氨气的方向移动。

3.催化剂的选择：选择活性高、稳定性好的催化剂，以提高反应速率和产率。

例题四：

合成氨工业生产中，为什么需要关注能量效率问题？

答案：

合成氨反应是一个放热反应，在工业生产过程中会产生大量的热能。关注能量效率问题，可以有效利用这部分热能，降低生产成本，减少能源消耗，提高企业的经济效益。

例题