《1-2 人工固氮技术──合成氨》课时1 教案4

课题课题1 人工固氮技术人工固氮技术 合成氨合成氨 课时课时1 教案教案4 教学目标教学目标 1 掌握氮的固定概念及常见方法 2 使学生理解如何应用化学反应速率和化学平衡原理 选择合成氮的适宜条件 自主学习自主学习 阅读 教材9至11页 一 氮的固定 1 定义 将游离态的氮转化成化合态的氮的过程 2 方法 氨的固定主要方法有 1 人工合成氨 化学固氨法 其条件要求高 成本高 转化率低 效率低 2 根瘤菌 生物固氨 常温常压下进行 成本低 转化率高 效率高 3 工业应用 模拟生物的功能 把生物的功能原理用于化学工业生产 借以改善现有的并创造崭新的化 学工艺过程 合作探究合作探究 合成氨的反应原理 实验实验 分析P11的实验 结合有关物质的物理 化学性质总结试管口处湿润的pH试纸的变化 推 测有关反应 1 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 红色 2 用氢气和氨气合成氨的反应式是 N2 H2 2NH3 属放热反应 3 工业上 采用以铁触媒催化剂 在400 5000C和10Mpa 30 Mpa的条件下合成氨 自主学习自主学习 阅读P12科学史话 结合已学化学平衡知识分析下面的问题 1 合成氨中 催化剂的主要作用是什么 答案 加快反应速率 2 合成氨的适宜条件是什么 答案 采用以 铁触媒 催化剂 在 400 5000C 和10Mpa 30 Mpa的 3 选择适宜生产条件的原则是什么 提示 有较高的反应速率和平衡转化率 能最大限度地提高利润 4 合成氨生产时 为什么不采用尽可能高的压强 通常采用10MPa 300MPa 的压强 答案 压强增大 设备的投入成本增大 5 合成氨的反应为放热反应 降低温度会使平衡向右移动 但为什么温度要保持在400 5 00 左右 答案 合成氨的反应为放热反应 降低温度促使平衡向有移动 有利于 2 N 2 H 转化为 3 NH 但降温必然减缓了反应速率 影响单位时间产率 生产中将二者综合考虑 既要保 证 2 N 2 H 的转化率 又要保证较快的反应速率 只能选择适中的温度400 500 左右 应注意该温度为催化剂活化温度 低于此温度 催化剂不起作用 6 在高温高压下 为什么还要使用催化剂 提示 催化剂是影响反应速率的几个因素中 对反应速率影响程度最大的 应注意催化剂的如下特点 选择性 不同的反应选择不同的催化剂 如合成氨选择了铁触媒 每种催化剂都是对特 定的反应有催化作用 并非能改变任何化学反应的速率 灵敏性 催化剂中混入杂质 常常会失去催化作用 称催化剂 中毒 因此反应气体 进入反应器前必须净化 催化剂只有在活化温度以上才能起催化作用 如铁触媒活化温度为400 500 因此该 温度为合成氨的适宜温度 目标检测 1 在合成氨时 可以提高H2转化率的措施是 C A 延长反应时间 B 充入过量H2 C 充入过量N2 D 升高温度 2 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 B 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 C 5000C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 3 关于氨的合成工业的下列说法正确的是 B 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400 500 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 4 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 B A 不断将氨分离出来 B 使用催化剂 C 采用500 C左右的温度 D 采用10 30MPa的压强 0 5 某温度时 在一体积为2L的密闭容器中 通入112和24此时容器内压强为p 2 Ng H2的g 大气压 在该温度和催化剂作用下 H2和N2反应达到平衡 测得平衡时压强为0 95p大