工業(yè)合成氨教案

信息化教學(xué)設(shè)計(jì)作者信息學(xué)科化學(xué)年級(jí) 高二郵件單位教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)主題工業(yè)合成氨一、教材分析本章教材前三節(jié)教材內(nèi)容安排的是化學(xué)反響的方向和限度，化學(xué)反響速率的學(xué)問，分別從化學(xué)熱力學(xué)角度介紹化學(xué)反響方向的判據(jù)以及濃度、溫度等外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響，從化學(xué)動(dòng)力學(xué)角度介紹影響化學(xué)反響速率的因素并進(jìn)展定量爭(zhēng)論和理性分析。而在實(shí)際生產(chǎn)中，從化學(xué)熱力學(xué)角度實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)達(dá)化率所需的條件往往與從化學(xué)動(dòng)力學(xué)角度實(shí)現(xiàn)高速率所需的條件相互沖突。為了以較高速率獲得較好的轉(zhuǎn)化率，人們通常對(duì)這兩方面的爭(zhēng)論結(jié)果進(jìn)展綜合分析，即進(jìn)展反響條件的優(yōu)化。本節(jié)內(nèi)容就是對(duì)前兩局部學(xué)問的綜合應(yīng)用，以工業(yè)合成氨為例探究化學(xué)反響條件優(yōu)化的選擇方法，表達(dá)化學(xué)反響的方向、限度、速率等理論在優(yōu)化選擇化學(xué)反響條件方面的作用，初步嘗試?yán)美碚摲治龌どa(chǎn)中的實(shí)際問題，引導(dǎo)學(xué)生考慮合成氨生產(chǎn)中動(dòng)力、設(shè)備、材料生產(chǎn)效率等因素；再結(jié)合生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)向?qū)W生介紹合成氨的實(shí)際生產(chǎn)條件，對(duì)合成氨的適宜條件進(jìn)展選擇，使他們?cè)诮鉀Q實(shí)際問題的方法來(lái)完成教與學(xué)的任務(wù)，達(dá)成教與學(xué)的目標(biāo)。二、學(xué)生分析學(xué)生在前面的學(xué)習(xí)中，對(duì)化學(xué)平衡理論和化學(xué)反響速率理論有了肯定程度的生疏。經(jīng)過高中一年的訓(xùn)練，學(xué)生擅長(zhǎng)質(zhì)疑、主動(dòng)思考、樂觀獵取學(xué)問的學(xué)習(xí)習(xí)慣已根本養(yǎng)成，參與意識(shí)、合作意識(shí)已有較明顯提高。他們正處于生理的高速進(jìn)展期，生疏力量和學(xué)問水平都到達(dá)了較高的層次，他們正經(jīng)受著從習(xí)慣于感性思維、形象思維向更加關(guān)注理性思維、抽象思維的轉(zhuǎn)軌期，所以在教學(xué)中留意引導(dǎo)學(xué)生分析、爭(zhēng)論，使他們的生疏過程從直觀的體驗(yàn)和想象上升到理性的思維階段。三、教學(xué)目標(biāo)1、能夠運(yùn)用化學(xué)反響速率影響因素和化學(xué)平衡移動(dòng)規(guī)律分析合成氨等反響的工業(yè)生產(chǎn)的最正確條件2、生疏對(duì)化學(xué)反響速率和化學(xué)平衡的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學(xué)爭(zhēng)論領(lǐng)域中的重要作用3、體會(huì)選擇化工生產(chǎn)適宜條件時(shí)需要綜合考慮多種因素四、教學(xué)環(huán)境□□簡(jiǎn)易多媒體學(xué)環(huán)境

□交互式多媒體教學(xué)環(huán)境

□網(wǎng)絡(luò)多媒體環(huán)境教學(xué)環(huán)境移動(dòng)學(xué)習(xí) 其他五、信息技術(shù)應(yīng)用思路〔突出三個(gè)方面：使用哪些技術(shù)？在哪些教學(xué)環(huán)節(jié)如何使用這些技術(shù)？使用這些技術(shù)的預(yù)期效果是？〕200考慮哪些因素呢?使學(xué)生能夠明確理論的應(yīng)用中還要考慮設(shè)備、本錢等多種因素，培育學(xué)生解決實(shí)際問題的力量。六、教學(xué)流程設(shè)計(jì)〔可加行〕教學(xué)環(huán)

信息技術(shù)支持教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 〔資源、方法、節(jié)手段等〕創(chuàng) 【引入】19世紀(jì)初，人們就生疏到氮肥設(shè) 在農(nóng)業(yè)中的巨大作用當(dāng)時(shí)含氮化合物主情 要來(lái)自智利的硝酸鈉礦有限的礦產(chǎn)資源境 使得含氮化合物的價(jià)格格外高不能滿足工農(nóng)業(yè)的需要。大氣的五分之四都是氮，穿 固氮成為一項(xiàng)受到眾多科學(xué)家關(guān)留意大越 課題。歷 【播放音頻】資料一史 1900年，法國(guó)化學(xué)家勒夏特列通過理論計(jì)算認(rèn)為氮?dú)夂蜌錃饪梢灾苯踊仙砂?。在試?yàn)驗(yàn)證過程中發(fā)生了爆炸,他并沒有調(diào)查事故發(fā)生的緣由而是覺得這個(gè)試驗(yàn)有危急就放棄了后來(lái)查明試驗(yàn)失敗的緣由是他所用的混合氣體中含有氧氣。稍后，德國(guó)物理化學(xué)家能斯特通過理論計(jì)算，竟然認(rèn)為合成氨是不能進(jìn)展的。

傾聽，了解合成氨化學(xué)史學(xué)生計(jì)算：

音頻多媒體在物理化學(xué)領(lǐng)域的權(quán)威性，人工合成氨的△H-T△S爭(zhēng)論陷入低潮。 ·mol-1-298×〔-0.1982k·K-1

·mol-10

成氨反響是能發(fā)生的?！菊?qǐng)你算一算】合成氨反響是一個(gè)可逆反響：N(g)+3H(g) 2NH(g)

是可以自發(fā)進(jìn)展2 2 3298K時(shí)，△mo-1行 △·K-·mol-1請(qǐng)依據(jù)正反響的焓變和熵變分析298K下合成氨反響能否自發(fā)進(jìn)展?！静シ乓纛l】資料二

學(xué)生爭(zhēng)論分析反響哈伯經(jīng)過屢次試驗(yàn)，覺察：在高溫條特點(diǎn)：件下這個(gè)反響會(huì)進(jìn)展。但是，他還覺察：合成氨反響為放當(dāng)溫度上升到1000℃時(shí)，氨的產(chǎn)率僅為熱、氣態(tài)物質(zhì)系數(shù)0.012爭(zhēng)論陷入逆境。

削減的可逆反響。學(xué)生爭(zhēng)論答復(fù)：幫助哈【活動(dòng)探究】請(qǐng)同學(xué)們依據(jù)合成氨反響降低溫度、增大壓伯走出的特點(diǎn)，利用影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因 困境 素，分析什么條件有利于氨的合成？ 向生成氨的方向移2 2

2-4-3所示，在不同反響物中氨的含量最溫度、壓強(qiáng)下反響達(dá)平衡時(shí)，平衡混合高。反應(yīng)的物中氨含量的測(cè)定結(jié)果與上述理論分 學(xué)生觀看圖2-4-3限度 析結(jié)果全都。進(jìn)一步爭(zhēng)論覺察，在肯定的溫度、壓強(qiáng)時(shí)平衡混合物中氨的含量最高。

進(jìn)展分析。學(xué)生分析答復(fù)：

音頻多媒體【過渡】在查找最正確的生產(chǎn)條件時(shí)，1、上升溫度除了考慮反響的限度時(shí)，還需要爭(zhēng)論采增大壓強(qiáng)取哪些措施來(lái)提高化學(xué)反響速率。合成氨【板書】二、合成氨反響的速率【溝通·研討】速率 1、結(jié)合影響反響速率的因素，思考什么條件能提高合成氨反響的速率？2、試驗(yàn)說明，在特定條件下，合成氨反響的速率與參與反響的物質(zhì)的濃度的關(guān)系為v=kc(N)c(H)-1(NH)

增大反響物濃度使用催化劑2NH2 2將氨準(zhǔn)時(shí)從混合氣中別離出去3數(shù)據(jù)使用催化劑可使合成氨反響的速2 2 3請(qǐng)你依據(jù)關(guān)系式分析：各物質(zhì)的濃度對(duì)反響速率有哪些影響？可以實(shí)行哪些措施來(lái)提高反響速率？

率提高上萬(wàn)億倍。2-4-13、請(qǐng)你依據(jù)下表所給的數(shù)據(jù)分析催化劑對(duì)合成氨反響速率的影響：【補(bǔ)充】除此之外，溫度對(duì)合成氨反響的速率也有顯著影響：溫度越高，反響進(jìn)展得越快。【播放音頻】資料三

音頻學(xué)生爭(zhēng)論后完成課質(zhì)疑哈伯實(shí)

190567的混和氣體在高溫高壓及催化劑的作用⑴低溫雖然有利于平衡向生成氨的方正確？以什么樣的催化劑最好？經(jīng)過四向移動(dòng)，但低溫時(shí)年幾千次的試驗(yàn)和計(jì)算1909反響速率低，所以年取得了鼓舞人心的成果，這就是在生產(chǎn)中溫度不是越550℃的高溫、20MPa低越好?？紤]到催件下，能得到產(chǎn)率約為6.25％的合成氨?；瘎┗钚?，應(yīng)選擇多媒體【設(shè)疑】 適宜的溫度。1、增大壓強(qiáng)既能增加反響速率又能提 ⑵雖然增大壓強(qiáng)既高氨的產(chǎn)量，為什么不承受更高的壓 可提高反響速率，強(qiáng)？ 又可提高氨的產(chǎn)2、哈伯選擇的溫度為什么是550℃左 量，但是我們應(yīng)當(dāng)右，而不是更高或者更低的溫度呢？ 考慮到反響器材質(zhì)【表達(dá)】工業(yè)上選擇適宜化工生產(chǎn)條件及綜合指標(biāo)來(lái)選擇要堅(jiān)持的原則: 壓強(qiáng)，并非是越大1、既要留意外界條件對(duì)化學(xué)反響速率 越好。和化學(xué)反響的限度影響的全都性,又要留意對(duì)化學(xué)反響速率和化學(xué)平衡影響的沖突性；2、既要留意溫度、催化劑對(duì)速率影響的全都性，又要留意催化劑的活性對(duì)溫度的限制；3、既要留意理論上的需要，又要留意實(shí)踐中的可能性?！景鍟咳?、合成氨的適宜條件 總結(jié)：【溝通壓強(qiáng)怎么選？應(yīng)分別實(shí)行什么措施提高反響的平衡 溫度怎么定？轉(zhuǎn)化率和反響速率？請(qǐng)將你的建議填 用不用催化劑?N入下表。N

在合成氨生產(chǎn)中，到達(dá)高轉(zhuǎn)化率與高反

濃度怎么定？2條件 應(yīng)速率所需要的條件有時(shí)是相互沖突

和 的比例怎么H2H定？的。由理論分析再結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際〔高壓對(duì)設(shè)備材質(zhì)、加工制造的要求和所需能耗多少、溫度對(duì)催化劑活性的影響等〕爭(zhēng)論：⑴既然降低溫度有利于平衡向生成氨的方向移動(dòng)，那么生產(chǎn)中是否溫度越低越好？⑵既然增大壓強(qiáng)既可提高反響速率，又可提高氨的產(chǎn)量，那么在合成氨工業(yè)中壓強(qiáng)是否越大越好？【表達(dá)】因此，選擇合成氨的條件時(shí)，既不能片面地追求高轉(zhuǎn)化率，也不能只追求高反響速率，應(yīng)當(dāng)查找以較高的反響速率獲得適當(dāng)平衡轉(zhuǎn)化率的反響條件。此外，還應(yīng)當(dāng)考慮原料的價(jià)格、未轉(zhuǎn)化的合成氣的循環(huán)使用、反響熱的綜合利用等問題?！究偨Y(jié)】合成氨的適宜條件：700K右；依據(jù)反響器可使用的鋼材質(zhì)量及綜合指標(biāo)來(lái)選擇壓強(qiáng)，大致分為低壓〔1×107Pa2×1～３×10×107～1×1Pn(Nn(H。2 2【視頻：學(xué)問前沿】化學(xué)模擬生物固氮根瘤菌，生物固氨。常溫常壓下進(jìn)展。本錢低、轉(zhuǎn)化率高、效率高。模擬生物的功能，把生物的功能原理用于化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)，借以改善現(xiàn)有的并制造嶄的化學(xué)工藝過程。結(jié)合理論依據(jù)和生產(chǎn)實(shí)際，適宜的合成氨條件為：

視頻多媒體結(jié) 鐵催化劑依據(jù)反響器選擇壓強(qiáng)n(N)：n(H2 2遷移應(yīng)請(qǐng)你當(dāng)硫酸廠廠長(zhǎng)，為2SO(g)+O(g)2 2 解決問題用 2SO3

(g)△H＜0選擇適宜的條件。

【大屏幕】1、氨的合成反響，生產(chǎn)中承受的適宜條件是〔 〕。A、低溫、高壓、適當(dāng)?shù)拇呋瘎〣、高溫、常壓C、盡可能高溫、高壓

學(xué)生思考、答復(fù)1、選D習(xí) D、適當(dāng)?shù)臏囟取⑦m當(dāng)?shù)母邏?、適宜催 2、選B化劑2、在合成氨