【南方新课堂-金牌学案】2017春高中化学人教版选修二课件1.2.1-合成氨的反应原理

目标指南、预习指南、目标指南、预习指南、1、2、1、氮的存在和固定1 .存在(1)农作物必须从土壤中大量摄取含氮化合物，为补偿土壤中减少的氮而加入氮肥。 含氮化合物还用于制备染料、人造丝、油漆、炸药等。 (2)地壳中氮含量为0.04%，大气中氮占空气体积的78%。 2 .氮的固定(1)定义：氮的固定是指将游离态氮转化为化合态氮的方法。 (2)分类：目标指南，预习指南，一，二，豆科植物为什么不施氮肥？ 提示：豆科植物根瘤菌将空气中的N2转化为氮化合物，被植物吸收. 工业上以NH3为原料生产HNO3是人工固氮吗？提示：不属于。 氮的固定是将游离态氮转化为化合态氮的方法，以NH3为原料生成HNO3是含氮化合物之间的相互转化，而不是氮的固定。 目标导航、一、二、预习指南、二、合成氨的反应原理1 .合成氨的实验装置如下图所示，将试管中的天鹅绒加热至赤热后，注入氢气和氮气的混合气体，可以看到湿pH试纸变蓝。 2 .用氢和氮合成氨的化学方程为N2(g) 3H2(g)2NH3(g )，氨合成反应为可逆、发热、气体分子总数减少的反应。 在工业上合成氨的条件工业上使用以铁为主的催化剂，在400500和1030MPa的条件下合成氨。 如果你是合成氨厂厂长，对合成氨生产有什么要求？提示：合成氨工业需要：反应大的反应速度最大限度地提高平衡混合物中NH3的含量。知识精要、思考、典型例题解、迁移应用、一、二、一、自然界中氮的循环图、知识精要、思考、典型例题解、迁移应用、一、二、二.自然界中氮的循环途径是自然界，大豆、蚕豆等豆科植物根部的根瘤菌可以将空气中的氮转化为硝酸盐等含氮化合物。 植物根从土壤中吸收的铵离子()和硝酸盐，经过复杂的生物转化形成各种氨基酸，氨基酸转化为蛋白质。 动物以植物为食物获得植物蛋白质，转化为动物蛋白质。 动植物遗体中的蛋白质被微生物分解成和NH3，然后回到土壤和水中被植物再次吸收利用。 在放电条件下，空气中少量的氮和氧化合生成氮的氧化物，这些氮的氧化物随着降水进入土壤和水体。 一、二、知识精要、思考、典型例题解、转移应用、一.“雷雨肥田”的原理是什么？这个过程涉及什么化学反应：“雷雨肥田”的原理是闪电的作用，空气中N2、O2反应NO、NO和O2反应NO2、NO2溶于雨水中HNO3、 HNO3随雨水落到地面，与土壤中的矿物作用形成被植物吸收的硝酸盐，土壤从空气中得到氮，促进植物的生长。 一、二、知识精要、思考探索、典型例题解、迁移应用、二、固氮是物理变化还是化学变化？ 答：化学变化。 3 .哪个自然固氮过程可能成为工业生产过程？ 答：生物固氮。 除了合成氨的人工固氮方式外，科学家发现一些金属有机化合物起根瘤菌的作用，以这些金属有机化合物为催化剂实现常温、常压固氮，即仿生固氮。 相信在不久的将来，生物氮会成为工业化的生产过程。 一、二、知识精要、思考、典型例题解、迁移应用、【例1】氮循环对自然界元素循环具有重要意义，是氮到氮的化合物、氮到氮的化合物、氮到氮的化合物。 其次，以游离态氮为原料，最终产生氮的化合物为()(指南编号52690009)工业合成氨硝化细菌硝化过程动物尸体腐烂豆科植物根瘤菌固氮A.B.C.D.解析：解决问题时要注意元素化合价的变化。工业合成氨的反应原理是：3H2 N22NH3硝化细菌的硝化过程是将氨或铵盐转化为硝酸盐的动物尸体腐烂是从高分子有机氮到小分子有机氮的过程，豆科植物根瘤菌固定氮的过程是通过固氮酶将氮转化为氮的化合物答： c，一，二，知识的精要，思维探索，典型例题解，迁移应用，在以下转化过程中，属于人工固氮的是() 固氮是以游离态的氮为反应物，b、c错误的d选项是人工固氮。 答：从d，一，二，知识的精要，思维探索，典型例题解，转移应用，二，合成氨条件的选择1 .合成氨的反应特征，反应速度，化学平衡的角度分析合成氨条件的选择依据。一、二、知识精要、思考、典型例题解、迁移应用、2 .合成氨的适宜条件：(1)温度：400500； (2)压力：1030MPa (3)催化剂：铁催化剂(400500下活性最强)。一、二、知识精要、思考、典型例题解、迁移应用、一、从化学反应速度和化学平衡的观点出发，压力越大越有利于合成氨，为什么我国目前一般采用1030MPa的条件？ 答：我国目前普遍采用的压力条件是压力越大，动力消费、设备要求越大，生产成本越高，从综合经济效益的角度出发，不应采用较高的压力。 根据合成氨的化学方程，N2、H2的体积比为13，但工业上总是采用12.8的比例。 原理如何回答：比较1:3和12.8，后者相当于增大N2的浓度，有助于提高H2的利用率，提高经济效益。一、二、知识精要、思考、典型例题解、迁移应用、三、工业合成氨的反应，从化学反应速度的角度分析，温度越高越好，从化学平衡的角度分析，温度越低越好，为什么选择400500？ 答：合成氨工业的反应温度选择了400500，合成氨的反应是放热反应，因此升温不利于平衡向合成氨的方向移动。 在该温度下，催化剂的活性最大，催化效果最好，因此选择400500的条件主要是从提高催化剂的催化活性的观点考虑，可以大幅度提高合成氨的生产效率。 4 .工业上从合成塔出来的气体用冷凝器冷凝，有什么意义？ 答：由于NH3容易液化，在冷凝器中冷凝的NH3变成液态，可以回收N2、H2，降低N2 3H22NH3平衡体系中生成物的浓度，使平衡向正方向移动，提高原料利用率。 另一方面，二、知识精神要素、思考、典型例题解、转变应用、【例2】以下有关合成氨工业的描述可以使用()(指南编号52690010)A .铁催化剂来解释平衡移动原理； N2和H2的混合气体合成氨b .高压比常压条件下合成氨的反应C.400500左右为合成氨的反应d .合成氨时采用循环操作，可以提高原料利用率的分析：催化剂只改变反应速度，不影响平衡，a错误。 合成氨的反应是气体分子数减少的反应，在高压下使平衡向右移动有利于合成氨，b是正确的。 在400500时催化剂活性最大，与平衡无关，c错误。 循环操作是提高原料利用率，与平衡无关，d是错误的。 答： b，一，二，知识精要，思考，典型的例题解，迁移应用，一，二，知识精要，思考，典型的例题解，迁移应用，一.用于氨合成的H2由煤与水的反应制成，其中CO(g) H2O(g)CO2(g) H2(g ) 提高h0CO转化率需要降低：温度提高压力使用催化剂提高co浓度提高水蒸气浓度，其中正确的组合为() a.b.c.、d.、1、2、经过精心研究、思考的典型例解、转移应用、 分析：该反应是气体总体积不变的发热反应，可以提高CO转化率使化学平衡向正反应方向移动，明显降低温度可以满足这一要求，增大水蒸气浓度，平衡向正反应方向移动，CO转化率也可以增大，但是增大CO浓度压力的增加和催化剂使用的操作只能加快反应速度，与平衡时的CO转化率无关，缩短达到平衡的时间。 答： b、一、二、知识精需、思维探索、典型例题解释、迁移应用，2.1913年德国化学家哈巴发明了低成本制造大量氨的方法，大大满足了当时增加的人口对粮食的需求。 以下是哈巴法合成氨的流程图，其中提高原料转化率的措施是()(指南编号52690011 ) a