重庆市永川区第五中学校高中化学 1.2 人工固氮技术 合成氨导学案 新人教版选修2(1).doc

重庆市永川区第五中学校高中化学 1.2 人工固氮技术 合成氨导学案 新人教版选修2学习重点：合成氨的反应原理，合成氨生产的适宜条件。学习难点：合成氨生产的适宜条件。课前预习知识准备一平衡移动原理（又称为勒夏特列原理）：改变影响平衡的一个条件（如：浓度、温度、压强等），平衡朝 方向移动。改变外界条件化学反应速率的变化平衡移动的方向浓度增大反应物的浓度减小反应物的浓度压强增大压强减小压强温度升高温度降低温度催化剂教材助读二1、农作物需从土壤中摄取大量 ，必须施加氮肥。含氮化合物还用于制造 、 、 、 等。地壳中含氮量 ，大气中氮气占空气体积的 。氮的固定指的是 。n2 no no2 hno32、“雷雨发庄稼”的原理：写出以下化学反应方程式： 3、用氮气和氢气合成氨的化学反应方程式为： 反应条件为： 。 4、合成氨生产的步骤： 。预习自测三1、 工业上用氢气和氮气合成氨，氢气的主要来源2、 是 a水和燃料 b电解水 c锌和稀硫酸 d液化空气3、 合成氨工业有以下生产流程：原料气的制备氨的合成原料气的净化与压缩氨的分离其先后顺序正确的是 a b c d3、合成氨工业对工农业具有重要意义，写出氨的两种重要用途 。 实验室制备氨气，下列方法合适的是： 。 固态氯化铵加热分解 固体氢氧化钠中滴加浓氨水 氯化铵溶液与氢氧化钠溶液共热 固态氯化铵与氢氧化钙共热 课中探究学始于疑一质疑探究二一、合成氨的反应原理1、如下图合成氨装置加热试管中的铁丝绒至红热后注入氢气和氮气的混合气体，可以看到湿润的ph试纸变成 色2、用氢气和氮气合成氨的化学反应方程式是 ，属 _反应。 3、工业上，采用以 为主的催化剂，在 和_ mpa的条件下合成氨。4、思考与交流（1）合成氨中，催化剂的主要作用是什么？（2）利用勒夏特列原理分析，合成氨的适宜条件是什么？（3）选择适宜生产条件的原则是什么？（4）合成氨生产时，为什么不采用尽可能高的压强？通常采用10mpa30mpa 的压强？（5）实际生产中，为什么温度不能太高而采用适当高温（400 500）？（6）在高温高压下，为什么还要使用催化剂？5、请分析工业生产主要应考虑哪些问题？6、使用催化剂的应注意哪些特点？二、合成氨的基本生产过程1、合成氨三个主要步骤是（1）造气 （2）净化 （3）合成与分离2、 制备合成氨的原料气（1）制取n2：物理方法为将空气 ，蒸发分离出 。化学方法为碳在空气中燃烧，o2充分反应后除去co2制取 。（2）制取h2：主要来源于 和 用 和 高温反应制得，主要反应为： ， 。也可用 、 、 、 中的碳氢化合物与水蒸汽在催化剂作用下制备，用甲烷制取氢气的化学方程式为： ， 。3、原料气净化处理（1）原料气净化的原因是什么？ （2）用稀氨水吸收h2s杂质 （3）使co变成co2，以除去co （4）除去co2 （用k2co3吸收）4、将原料气合成氨与分离从合成塔出来的混合气体，氨气占总体积的 ，要把混合气体通过冷凝器使氨 ，将其再导入液氨 。气体分离器出来的气体，经循环压缩机，进入 。5、思考与交流（1） 化学工业上常使没有反应的物质分离出来重复使用的主要原因是什么？（2） 谈谈合成氨工业中还可进行哪些联合生产或深加工？三、合成氨工业的发展1.原料及原料气的净化原料气之一的氮气来自 ，目前氢气主要通过不同的_ 态（煤和焦炭）、 态（石油提炼后的石脑油、重油）、 态（天然气、焦炉气）可燃物为原料。2.催化剂的改进多年来一直用 作催化剂，目前有采用 为基础活性物质的新型催化剂。3.环境保护（1）废渣：主要来自 阶段，可用作 的原料。（2）废气：主要是 和 等有害气体，对h2s的处理，可用直接 法（选择性催化氧化）、 法（用溶剂吸收浓缩），co2也可用来生产 和 等。（3）废液：主要是含 和含 的污水，处理含氰化物污水主要用有 、加压 、 分解、 沉淀、 回炉等方法。处理含氨废水多用 的方法回收氨，对浓度过低的含氨废水，也可用 治理。 我的知识网络图三n2 + 3h2 2nh3高温 高压催化剂1、合成氨的适宜条件：（1） 压强：1030mpa （2）温度：400500（3）催化剂：铁触媒（以fe为主体的多成分催化剂）2、合成氨工业简述：原料：空气、水、燃料（1）制取氮气：空气液态空气n2（先逸出）co2n2n2降温炭压缩除去co2蒸发h2o(g)（2）制取氢气h2o(g)coh2co2h2h2赤热炭或其它燃料催化剂除去co2coh2o(g) co2h2催化剂ch2o(g) coh2高温净化压缩(防止催化剂中毒)合成分离液氨原料气的制备（n2 、h2）（3）制取流程：3、选择生产条件时主要考虑的几个因素：（1）尽可能提高反应混合物中所需物质的百分含量；（2）尽可能缩短反应到达平衡所需要的时间；（3）尽可能降低对耐高温设备所需材料的要求。（4）符合绿色化学理念(一是注意环境保护 二是原子利用率接近百分之百)当堂检测四1、反应 2a（g） + b（g） 2c（g）；h 0 。下列反应有利于生成c的是： a低温、低压 b低温、高压 c高温、高压 d高温、低压2、下列关于催化剂的说法，正确的是a催化剂能使不起反应的物质发生反应b在化学反应前和化学反应后，催化剂性质和质量都不改变c催化剂能改变化学反应速率*d在化学反应过程中，催化剂质量和化学性质都不变3、一定条件下，合成氨气反应达到平衡时，测得混合气体中氨气的体积分数为20.0% ，与反应前的体积相比，反应后体积缩小的百分率是a16.7%b20.0%c80.0%d83.3%4、在密闭容器中，反应3a2（g）2a3（g）达到平衡，当升高温度后容器内混合气体总的物质的量减少，则逆反应是 反应（填“放热”或“吸热”），升温前后容器内气体的原子总数 （填“增多”、“减少”或“不变”）。5、合成氨工业中，原料气（n2、h2及co、nh3的混合气）在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜（1）溶液来吸收原料中的co，其反应是（1）必须除去原料气中co的原因是_。（2）醋酸二氨合铜（1）吸收co的生产适宜条件是_。（3）吸收co后的醋酸铜氨液经过适当处理又可再生，恢复其吸收co的能力以循环使用，醋酸铜氨液再生的生产适宜条件是_。【省以致善】课后训练1、关于氨的合成工业的下列说法正确的是a从合成塔出来的气体，其中氨气一般占15%，所以生产氨的工业的效率都很低b由于nh3易液化，n2、h2可循环使用，则总的说来氨的产率很高c合成氨工业的反应温度控制在400500 左右，目的是使平衡向正反应方向进行d合成氨工业采用10 mpa 30mpa ，是因该条件下催化剂的活性最好2、在合成氨工业中，为增加氨的日产量，下列变化过程中不能使平衡向右移动的是 a. 不断将氨分离出来 b.使用催化剂 c. 采用500左右的温度 d. 采用1030mpa的压强3、在合成氨时，可以提高h2转化率的措施是a.延长反应时间 b.充入过量h2 c.充入过量n2 d.升高温度4、下列有关合成氨工业的途述，可用勒沙特列原理来解释的是a使用铁触媒，使n2和h2混合气体有利于合成氨b高压比常压条件更有利于合成氨的反应c5000c左右比室温更有利于合成氨的反应d合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率5、在3h2 + n2 2nh3反应中，使用催化剂的理由是a.使平衡向正反应方向移动 b.没有催化剂该反应不能发生c.使化学反应速率增大 d.遏止逆反应的发生6、工业合成氨的反应是在500左右进行，主要原因是a500时反应速率最快b500时的平衡浓度最大c500时的转化率最高 d500时催化剂能发挥最大效力*7、对于可逆反应n2 + 3h2 2nh3 ；h0下列说法正确的是a达平衡时反应物和生成物的浓度都相等b达平衡后加入，当重新达到平衡时，的平衡浓度比原平衡时增大，的浓度比原平衡时减少（反应前后体积不变）。c达到平衡时，升高温度，加快了吸热反应速率，降低了放热反应速率，所以平衡向逆反应方向移动。d达平衡后加入，当重新达到平衡时，在混合气中体积分数增大。.com*8、合成氨厂所需可由煤与水反应制得，其中有一步反应为co(g) + h2o(g) co2(g) + h2(g) ；h0，欲提高转化率可采用的方法是降低温度；增大压强；使用催化剂；增大浓度；增大水蒸气浓度a b c d9、在容积为5l 的密闭容器中通入20 mol n2 和60 mol h2 ，在一定条件下反应，2min达到平衡，平衡时nh3 的浓度为2 mol / l 。 （1）用氢气浓度变化表示2 min 内反应的平均速率是： 。 （2）n2的平衡转化率是 。 （3）平衡时氨的体积分数是 。 （4）平衡时容器内的气体的压强是反应开始时容器内气体压强的 倍。10、合成氨工业的主要反应为：n2(g) + 3h2(g) 2nh3(g) ；h 0，下图是合成氨的简要流程示意图：（1）写出设备a、b的名称：a ，b ；沿x路线进入压