《化學(xué):2.4《化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化-工業(yè)合成氨》教案(魯科版選修4)》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《化學(xué):2.4《化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化-工業(yè)合成氨》教案(魯科版選修4)(5頁珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、
第4節(jié) 化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化 ———工業(yè)合成氨
教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)目標(biāo):
1. 使學(xué)生理解如何應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理,選擇合成氨的適宜條件。
2. 使學(xué)生了解應(yīng)用化學(xué)原理選擇化工生產(chǎn)條件的思路和方法。
能力目標(biāo):
1. 教學(xué)時(shí)應(yīng)以化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理為主線,以合成氨知識(shí)為中心,結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況,將知識(shí)串聯(lián)、拓展、延伸,培養(yǎng)學(xué)生的歸納思維能力。
2. 在運(yùn)用理論的過程中,可以進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)所學(xué)理論的理解和提高知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用能力。
情感目標(biāo):
1. 通過了解合成氨的全過程,可以激發(fā)學(xué)生愛科學(xué)、探索科學(xué)的熱情。
2、2. 通過合成氨前景的展望,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生體會(huì)化學(xué)學(xué)科中邏輯結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)深刻的科學(xué)美。
教學(xué)過程:
[引入] 自1784年發(fā)現(xiàn)氨氣以后,人們一直在研究如何利用化學(xué)方法由N2 和H2合成NH3,但直到1913年才建成了大型合成氨廠。為什么合成氨的工業(yè)化生產(chǎn)會(huì)經(jīng)歷如此漫長(zhǎng)的發(fā)展過程呢?今天我們來學(xué)習(xí)工業(yè)合成氨生產(chǎn)條件的選擇。
[板書] 第4節(jié) 化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化——工業(yè)合成氨
[提問]
1. 在化學(xué)必修—2中我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了工業(yè)合成氨的反應(yīng)原理,是什么呢?
2. 合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)?
3. 選擇生產(chǎn)條件的目的是什么?
4. 選擇生產(chǎn)條件的依據(jù)是什么?
答案:
3、
1 原理:N2 + 3H2 D 2NH3 (正反應(yīng)為放熱反應(yīng))
2 反應(yīng)特點(diǎn):① 可逆反應(yīng)
② 正反應(yīng)氣體體積縮小
③ 正反應(yīng)是放熱反應(yīng)
3盡可能加快反應(yīng)速率和提高產(chǎn)物產(chǎn)率
4外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響
練習(xí):
運(yùn)用所學(xué)有關(guān)知識(shí)填寫下表:
- 1 - / 5
使氨生產(chǎn)快
(速率分析)
使氨生產(chǎn)多
(平衡分析)
實(shí)際生產(chǎn)中
適宜條件
原因
壓強(qiáng)
溫度
催化劑
濃度
教師講解:
1.壓強(qiáng)。增大壓強(qiáng)
4、,有利于氨的合成,但在實(shí)際市產(chǎn)中,壓強(qiáng)不可能無限制的增大,因?yàn)閴簭?qiáng)越大,需要的動(dòng)力越大,對(duì)材料的強(qiáng)度和設(shè)備的制造要求也越高,勢(shì)必增大生產(chǎn)成本,降低綜合經(jīng)濟(jì)效益。因此,受動(dòng)力、材料、設(shè)備等條件的限制,目前我國(guó)合成氨廠一般采用的壓強(qiáng)為低壓(1107Pa),中壓(2107Pa—3107Pa),高壓(8.5107Pa—1108Pa)三種類型。
2.溫度。合成氨為放熱反應(yīng),低溫有利于氨的生成。但是溫度越低,反應(yīng)速率就慢,到達(dá)平衡所需要的時(shí)間越長(zhǎng),因而單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)量低,這在工業(yè)生產(chǎn)中是很不經(jīng)濟(jì)的。綜合考慮各種因素,在實(shí)際生產(chǎn)上,采用700K的溫度。原因:速率較快,轉(zhuǎn)化率適中催化劑活性最大。
5、 3.催化劑。由于N2 分子非常穩(wěn)定,N2 和H2的化合十分困難,即使采用了加熱與高壓的條件,合成氨的反應(yīng)還是十分緩慢。為了加快反應(yīng)速率,降低反應(yīng)所需要的能量,合成氨工業(yè)普遍使用鐵觸媒作催化劑,使反應(yīng)物在較低溫度下較快的進(jìn)行反應(yīng)。
4. 濃度。在實(shí)際生產(chǎn)中,不斷補(bǔ)充N2 、H2(增大反應(yīng)物的濃度),采取迅速冷卻的方法(減小生成物的濃度),使氣態(tài)氨變成液態(tài)氨后及時(shí)從平衡混合物中分離出去,以促使化學(xué)平衡不斷地向著生成NH3的方向移動(dòng)。
板書設(shè)計(jì):
第4節(jié) 化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化——工業(yè)合成氨
(一)工業(yè)合成氨
1 原理:N2 + 3H2 D 2NH3 (正反應(yīng)為放熱
6、反應(yīng))
2 反應(yīng)特點(diǎn):① 可逆反應(yīng)
② 正反應(yīng)氣體體積縮小
③ 正反應(yīng)是放熱反應(yīng)
3
使氨生產(chǎn)快
使氨生產(chǎn)多
實(shí)際生產(chǎn)中
原因
(速率分析)
(平衡分析)
適宜條件
壓強(qiáng)
高壓
高壓
1107Pa—1108Pa
有利于氨的合成,對(duì)動(dòng)力、材料強(qiáng)度、設(shè)備制造要求適中
溫度
高溫
低溫
700K
速率較快,轉(zhuǎn)化率適中催化劑活性最大
催化劑
加快
無影響
鐵觸媒
使反應(yīng)速率加快
濃度
增大濃度
增大N2 、H2濃度,減小NH3濃度
N
7、2 :H2=1:2.8,及時(shí)將NH3分離出去
適當(dāng)提高N2的比例,加快反應(yīng)速率,有利于NH3的生成
4 生產(chǎn)過程簡(jiǎn)介
?。?)原料氣的制備: 來自空氣, 來自水中
再通過 水除 :
得原料氣 。
(二) 化學(xué)模擬生物固氮
根瘤菌,生物固氨。常溫常壓下進(jìn)行。成本低、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)有的并創(chuàng)造嶄新的化學(xué)工藝過程。
(三) 練習(xí)
1、在合成氨工業(yè)中,為增加氨的日產(chǎn)量,下列變化過程中不能使平衡向右移動(dòng)的是( )
A. 不斷將氨
8、分離出來
B. 使用催化劑
C. 采用5000C左右的溫度
D. 采用2107~5107Pa的壓強(qiáng)
2. 接觸法制硫酸時(shí),SO2催化氧化適宜的溫度是5000C,其理由是(1)_______________(2)_____________(3)________________。此反應(yīng)是氣體體積縮小的反應(yīng),但工業(yè)生產(chǎn)中并未采用加壓措施的原因是____________,為提高SO2的轉(zhuǎn)化率,工業(yè)上常使用的方法是______________。
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