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-合成氨教学实录2 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——合成氨教学实录2新人教版选修2课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、教学内容本节课内容选自新人教版选修2《化学与技术》第一单元“走进化学工业”中的“1.2人工固氮技术——合成氨”。主要讲解合成氨的原理、工业生产流程以及相关应用，让学生了解化学工业在实际生产中的应用，培养学生运用化学知识解决实际问题的能力。二、核心素养目标培养学生化学科学与工程意识，理解化学反应原理在工业生产中的应用，提升学生科学探究能力和实践操作技能。增强学生对化学工业发展的关注，激发学生运用化学知识解决实际问题的热情，培养社会责任感和环保意识。三、学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：

学生在进入本节课之前，已经学习了化学的基本概念、原子结构、化学反应原理等基础知识。他们应该能够理解化学键、化学反应速率、化学平衡等概念，并具备一定的实验操作技能。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：

高中学生对化学工业和合成氨技术表现出一定的兴趣，尤其是对化学在实际生产中的应用。他们的学习能力强，能够通过实验和理论相结合的方式理解复杂概念。学生的学习风格多样，有的学生偏好通过实验观察来学习，有的则更倾向于通过理论推导来理解。

3.学生可能遇到的困难和挑战：

学生在理解合成氨的原理时可能遇到以下困难：一是对化学平衡、催化剂等概念的理解不够深入；二是对工业生产流程的复杂性和规模感到难以把握；三是将理论知识与实际生产相结合的能力不足。此外，学生可能对化学工业的环保问题和可持续性发展关注不够，需要引导他们思考这些问题。四、教学资源准备1.教材：确保每位学生都有新人教版选修2《化学与技术》第一单元“走进化学工业”中的“1.2人工固氮技术——合成氨”章节教材。

2.辅助材料：准备与合成氨生产相关的图片、流程图、工业视频等多媒体资源，以帮助学生直观理解。

3.实验器材：准备必要的实验器材，如催化剂样品、反应容器等，以供演示实验使用。

4.教室布置：设置分组讨论区，确保每组有足够的空间进行讨论；布置实验操作台，以便进行小规模的演示实验。五、教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

发布预习任务：通过在线平台发布预习PPT，包含合成氨的历史背景、工业生产流程等，明确预习目标和要求。

设计预习问题：围绕合成氨的原理，设计问题如“什么是氮肥？为什么需要合成氨？”引导学生思考。

监控预习进度：通过班级微信群收集预习反馈，监控学生的预习进度。

学生活动：

自主阅读预习资料：学生阅读预习资料，了解合成氨的基本概念。

思考预习问题：学生针对预习问题进行思考，记录疑问。

教学方法/手段/资源：

自主学习法：学生通过自主阅读和思考，培养自主学习能力。

信息技术手段：利用在线平台和微信群，实现资源共享和反馈。

作用与目的：

帮助学生提前了解合成氨的基本知识，为课堂学习做好准备。

2.课中强化技能

教师活动：

导入新课：通过播放合成氨工业生产的视频，引出课题，激发学生兴趣。

讲解知识点：讲解合成氨的化学原理，如哈伯法，结合工业实际。

组织课堂活动：设计小组讨论，让学生分析合成氨过程中的关键步骤。

学生活动：

听讲并思考：学生认真听讲，思考老师提出的问题。

参与课堂活动：学生积极参与小组讨论，分享自己的理解。

教学方法/手段/资源：

讲授法：通过讲解，帮助学生理解合成氨的化学原理。

实践活动法：通过小组讨论，培养学生的分析和解决问题的能力。

作用与目的：

帮助学生深入理解合成氨的化学原理，掌握工业生产过程。

3.课后拓展应用

教师活动：

布置作业：布置关于合成氨工业的案例分析作业，要求学生分析其环境影响。

提供拓展资源：推荐相关书籍和网站，供学生深入了解合成氨技术。

学生活动：

完成作业：学生完成案例分析作业，巩固所学知识。

拓展学习：学生利用推荐资源进行自主学习。

教学方法/手段/资源：

自主学习法：学生通过完成作业和拓展学习，提高自主探究能力。

反思总结法：学生通过反思作业和拓展学习，提升自我评价能力。

作用与目的：

巩固学生对合成氨工业的理解，拓宽知识面。

通过反思总结，帮助学生形成批判性思维和自我提升的能力。六、学生学习效果学生学习效果主要体现在以下几个方面：

1.知识掌握：

学生通过本节课的学习，能够理解和掌握合成氨的化学原理，包括氮气的固定、哈伯法合成氨的过程、催化剂的作用等。学生能够描述合成氨工业的生产流程，了解其主要步骤和关键设备。此外，学生对氮肥在农业中的应用也有了一定的认识。

2.能力提升：

（1）科学探究能力：学生在课堂上通过实验和讨论，学会了如何设计实验、观察现象、分析数据，培养了科学探究的能力。

（2）问题解决能力：学生在分析合成氨工业的过程中，学会了如何将理论知识应用于实际，解决了实际问题。

（3）团队合作能力：在小组讨论和角色扮演活动中，学生学会了如何与他人合作，共同完成任务。

3.思维发展：

（1）逻辑思维能力：学生通过分析合成氨的化学反应过程，培养了逻辑思维能力，学会了从多个角度思考问题。

（2）批判性思维能力：在讨论合成氨工业的环保问题和可持续性发展时，学生学会了质疑、分析和评估，提高了批判性思维能力。

4.情感态度与价值观：

（1）社会责任感：学生了解到合成氨工业对农业生产的重要性，增强了社会责任感。

（2）环保意识：在讨论合成氨工业的环保问题时，学生认识到了化学工业对环境的影响，提高了环保意识。

（3）可持续发展观念：学生了解到合成氨工业的可持续发展问题，形成了可持续发展观念。

5.实践应用：

学生在本节课结束后，能够运用所学知识分析其他化学工业的生产过程，如石油化工、医药化工等。此外，学生还能将合成氨的原理应用于日常生活，如理解氮肥对农业生产的作用。

6.自主学习能力：

学生通过本节课的学习，学会了如何自主预习、自主学习和自主总结。在课后，学生能够主动查找资料，拓宽知识面，提高了自主学习能力。

7.沟通表达能力：

在小组讨论和角色扮演活动中，学生学会了如何清晰地表达自己的观点，倾听他人的意见，提高了沟通表达能力。七、教学反思与总结这节课下来，我感觉收获颇丰，但也发现了一些不足之处，下面我就从教学反思和总结两个方面来谈谈。

首先，关于教学反思，我觉得这节课在教学方法上还是取得了一些成效的。我尝试了小组讨论和角色扮演的方式，让学生在互动中学习，这样的教学方法激发了学生的学习兴趣，也让他们在实践中学到了知识。不过，我也发现了一些问题。比如，在小组讨论时，个别学生参与度不高，可能是因为他们对合成氨的了解不够，或者是不够自信。这就需要我在今后的教学中，更加注重学生的个体差异，提供更多的个性化指导。

在策略上，我尝试了多媒体教学，通过图片、视频等形式，让学生更直观地理解合成氨的生产过程。这种教学方式确实提高了学生的学习兴趣，但同时也发现了一些问题。比如，有些学生过于依赖多媒体，可能会忽视课本知识的学习。因此，我需要在今后的教学中，平衡好多媒体教学和课本知识的关系，让学生既能通过多媒体了解知识，又能通过课本深入掌握知识点。

至于管理方面，我觉得我在课堂纪律和课堂氛围的营造上做得还不够。有时候，课堂上的讨论过于热烈，导致纪律有些松散。我需要在今后的教学中，更加注重课堂纪律的维护，同时也要创造一个轻松、活跃的课堂氛围，让学生在愉悦的氛围中学习。

当然，也存在一些不足。比如，部分学生对合成氨工业的可持续发展问题理解不够深入，这需要我在今后的教学中加强这方面的教育。另外，学生的动手能力还有待提高，我需要在实验教学中更加注重学生的实践操作。

针对这些问题，我提出以下改进措施和建议：

1.在小组讨论中，针对不同学生的特点，提供个性化的指导，提高学生的参与度。

2.在多媒体教学中，注重引导学生回归课本，确保学生对基础知识的掌握。

3.加强课堂纪律管理，同时营造轻松、活跃的课堂氛围。

4.在教学中融入可持续发展教育，提高学生对化学工业的认识。

5.增加实验操作环节，培养学生的动手能力和实践能力。八、典型例题讲解1.例题：某工厂采用哈伯法合成氨，已知反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)的平衡常数Kp=2.0×10^5Pa。在某一温度下，将1molN2和3molH2充入1L的密闭容器中，达到平衡时，测得容器内总压强为1.5×10^5Pa。求该温度下平衡时NH3的物质的量。

解答：首先，根据平衡常数Kp的定义，我们有：

Kp=(P(NH3)^2)/(P(N2)*P(H2)^3)

由于容器内总压强为1.5×10^5Pa，我们可以计算出N2和H2的分压：

P(N2)+P(H2)=1.5×10^5Pa

由于N2和H2的摩尔比为1:3，设N2的分压为x，则H2的分压为3x，因此：

x+3x=1.5×10^5Pa

4x=1.5×10^5Pa

x=3.75×10^4Pa

P(H2)=3x=1.125×10^5Pa

P(NH3)=Kp*P(N2)/P(H2)^3

P(NH3)=2.0×10^5Pa*3.75×10^4Pa/(1.125×10^5Pa)^3

P(NH3)≈1.33×10^4Pa

由于容器体积为1L，我们可以计算出NH3的物质的量：

n(NH3)=P(NH3)/RT

其中R为气体常数，T为温度（假设为标准温度，即273K）。

n(NH3)=1.33×10^4Pa/(8.314J/(mol·K)*273K)

n(NH3)≈0.05mol

2.例题：在合成氨的工业生产中，使用铁作为催化剂。某次实验中，铁催化剂的质量从100g减少到90g，假设铁的摩尔质量为55.85g/mol，求实验过程中消耗的铁的物质的量。

解答：消耗的铁的物质的量可以通过以下公式计算：

n(Fe)=(m(Fe初)-m(Fe终))/M(Fe)

其中m(Fe初)为初始铁的质量，m(Fe终)为最终铁的质量，M(Fe)为铁的摩尔质量。

n(Fe)=(100g-90g)/55.85g/mol

n(Fe)=10g/55.85g/mol

n(Fe)≈0.179mol

3.例题：在合成氨的工业生产中，氢气和氮气的摩尔比为3:1。如果反应物中氢气的物质的量为4mol，求氮气的物质的量。

解答：由于氢气和氮气的摩尔比为3:1，我们可以直接计算氮气的物质的量：

n(N2)=n(H2)/3

n(N2)=4mol/3

n(N2)≈1.33mol

4.例题：在合成氨的工业生产中，已知反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)的平衡常数Kc=1.6×10^3。在某一温度下，将1molN2和3molH2充入1L的密闭容器中，求达到平衡时NH3的浓度。

解答：首先，我们需要将平衡常数Kc转换为Kp，因为题目中给出的压强信息。由于Kp=Kc*(RT)^Δn，其中Δn是反应的气体摩尔数变化，对于这个反应Δn=2-(1+3)=-2。

Kp=Kc*(RT)^Δn

Kp=1.6×10^3*(8.314J/(mol·K)*273K)^(-2)

Kp≈0.016Pa

P(NH3)=Kp*P(N2)/P(H2)^3

P(NH3)=0.016Pa*3.75×10^4Pa/(1.125×10^5Pa)^3

P(NH3)≈0.04Pa

c(NH3)=P(NH3)/RT

c(NH3)=0.04Pa/(8.314J/(mol·K)*273K)

c(NH3)≈0.0019mol/L

5.例题：在合成氨的工业生产中，某工厂使用了一种新型催化剂，该催化剂在相同条件下比传统催化剂提高了10%的氨产量。如果传统催化剂在相同条件下能生产10吨氨，求新型催化剂能生产多少吨氨。

解答：新型催化剂提高了10%的氨产量，因此我们可以通过以下公式计算新型催化剂的氨产量：

产量(新型)=产量(传统)*(1+提高百分比)

产量(新型)=10吨*(1+10%)

产量(新型)=10吨*1.1

产量(新型)=11吨

因此，新型催化剂能生产11吨氨。教学评价与反馈1.课堂表现：

学生在课堂上的表现整体积极，能够认真听讲，积极参与讨论。在讲解合成氨的化学原理时，学生们表现出浓厚的兴趣，对于反应方程式和催化剂的作用有较好的理解。在课堂提问环节，学生们能够迅速回答，显示出对知识的掌握程度较高。

2.小组讨论成果展示：

小组讨论环节中，学生们能够围绕合成氨的生产流程和环保问题展开深入的讨论。每个小组都准备了详细的讨论报告，包括合成氨的原理、工业生产步骤、催化剂的作用以及环保措施等。学生们在展示过程中，表达清晰，逻辑性强，能够很好地将理论知识与实际应用相结合。

3.随堂测试：

随堂测试结果显示，学生对合成氨的基本概念和原理掌握较好，能够正确回答关于合成氨反应方程式、平衡常数、催化剂种类等问题。但在一些涉及计算