合成氨条件的选择.doc

合成氨条件的选择 化学与材料科学学院 教学目标知识目标1、使学生理解如何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；初步认识合成氨的化学原理；了解应用了解合成氨生产的主要流程。2、研究应用化学原理选择化工生产条件的思想和方法.能力目标：1、教学时以化学反应速率和化学平衡原理为主线，以合成氨知识为中心，结合工业上生产的实际情况，将知识串联、拓展、延伸，培养学生的分析、归纳等思维能力。2、在运用理论的过程中，进一步加深学生对所学理论的理解和提高知识的实际应用能力。情感目标：1、 通过了解合成氨的全过程，可以激发学生爱科学、探索科学的热情。2、 通过教学渗透辩证唯物主义观点，通过学生领悟理论知识对生产实践的指导作用，使学生树立理论和实践相结合的思想认识；并通过知识的运用培养学生的创新精神和科学方法。教学重点：合成氨工业中化学反应速率与化学平衡原理的应用。教学难点：分析工业生产中的设备，反应条件等的选择和应用原理。教学方法：探究讨论和阅读自主学习式学生活动设计：提问、讨论、总结教具准备：PPt教学过程：【复习提问】在本章前几节我们共同学习了化学反应速率及化学平衡的相关知识1、 影响化学反应速率的因素有哪些？2、 影响化学平衡移动的条件有哪些?【学生回答】【老师总结】【新课引入】化学反应速率和化学平衡原理在我们的工农业生产中的应用是非常广泛的，我们今天就来学习化学反应速率和化学平衡原理在工业生产中的应用的一个实例-合成氨工业。氨气的用途非常广泛；合成氨工业对一个国家的化工工业、国防工业以及农业都有着重要的意义。而怎样才能更多的快速的合成氨呢？这就是我们今天就来讨论的内容-合成氨条件的选择【板书】 第四节 合成氨条件的选择【提问】工业上合成氨气是用哪些物质作为原料的呢？其原理是什么呢？【回答】N2和H2 ，N2+3H22NH3【板书】一、合成氨反应1、原理：N2+3H22NH3【提问】这个反应本身有哪些特点呢？【指导学生分析】合成氨反应的特点： 可逆反应 正反应为气体体积缩小 正反应为放热反应。【板书】2、特点：可逆反应 正反应为气体体积缩小 正反应为放热反应【假设】我们班现在是行业技术孵化器，我们是这个企业中的智囊人物科学家和经济学家。我是企业家，要建一个合成氨的工厂，要合成氨应从哪些方面考虑？ 【学生讨论】【教师评价】对学生的回答进行评价：要充分考虑经济效益问题：一要使反应进行得尽可能快，二要原料尽可能转化，三是单位时间内使产品的产量尽可能多，根据合成氨的特点，从化学反应速率和化学平衡两个角度来分。【提出问题】理论上合成氨应选择什么条件？【组织学生展开讨论】 生成氨的速率快需要些什么条件； 成氨的量多需要些什么条件。【学生汇报讨论结果】讨论结果：（ppt展示） 使氨生产得快（从化学反应速率分析） 使氨生成得多 （从化学平衡分析） 压强 高压 高压 温度 高温 低温是否使用催化剂 使用 不影响浓度增大N2、H2的浓度增大N2、H2的浓度，减小NH3的浓度【小结1】 从讨论结果看增大压强、使用催化剂都可以增大合成氨的反应速率；而增大压强、降低温度可以增大平衡混合物中氨的含量。显然，从化学反应速率和化学平衡两个方面考虑，对压强要求是一致的，而对温度的要求是矛盾的。【设问】选择适宜生产条件的原则是什么？选择适宜生产条件的原则：（1）既要注意外界条件对二者影响一致性，又要注意对二者影响的矛盾性。（2）既要注意温度、催化剂对速率影响的一致性，又要注意催化剂的活性对温度的限制。（3）既要注意理论上的需要，又要注意实际可能性。【组织学生阅读、讨论】温度的高低各有什么利弊，怎样解决这个矛盾？然增大压强可提高反应速率，又可提高氨的产量，那么在合成氨工业中压强是否越大越好呢？ 合成氨工业中要使用催化剂，既然催化剂对化学平衡没有影响，为什么还要使用？（学生结合课本及实际生产条件）【学生回答】【小结2】我们除了从反应原理方面分析外，还要从材料和设备方面分析才能确定合成氨工业的适宜条件。理论和实际生产条件对比（PPT展示）压强 温度 催化剂 浓度为增大合成氨的反应速率 增大 升高加入增加N2、H2的浓度为提高平衡混合物中NH3的含量增大降低减小平衡混合物中NH3的浓度实际生产中20 MPa50 MPa5000C 左右 铁触媒（500OC左右时活性最大）使气态NH3变为液态NH3并及时从平衡混合物中分离出去，及时补充N2、H2【板书】二、合成氨适宜条件的选择压强：20 MPa50 MPa 温度：5000C 催化剂：铁触媒其它：不断补入氮气、氢气；及时分离出氨【引入】我们分析了适宜的生产条件，那么合成氨工业的主要流程怎样呢？下面简单介绍一下合成氨工业。【板书】三、合成氨工业简介（PPT展示）1、合成氨工业的流程 2 、 原料气的制取N2：液化空气，蒸发分离出氮气H2：用水和燃料在高温下制取。如：3、原料气的净化 净化是除去原料中的杂质，防止催化剂中毒4、氨的合成 （1）主要设备：合成塔【应用】用所学知识选择工业接触法制硫酸的生产条件实验数据表明30MPa、5000C时，平和混合物中NH3含量仅26.4还是很低，说明合成氨工业具有广阔的发展前景，请同学们畅想一下。【板书】四、合成氨工业的发展前景【学生讨论】展望、预言合成氨的发展前景【作业】板书设计第四节 合成氨条件的选择一、合成氨反应1、原理：N2+3H2