《化学反应条件的优化——工业合成氨》教学设计
2013.11.26 开课班级：高二（5）班
永安十二中高二化学备课组吴传福
【三维目标】
知识与技能：1．能从化学反应速率和化学平衡原理分析合成氨的适宜条件；
2．了解应用化学反应原理分析化工生产条件的思路和方法，体验实际生产条件的选择与理论分析的差异；
过程与方法：学会对数据、图像的分析处理能力
情感态度与价值观：通过对合成氨适宜条件的分析，认识化学反应速率和化学平衡的调控在工业生产中的重要作用。
【教学过程】
【第一部分】创设情境，激发兴趣
【疯狂猜图】通过图片及关键词猜测与合成氨发展有关的化学家（勒夏特列和能斯特），找寻研究失败原因，亲自动手算一算课本65页交流研讨，观察合成氨反应思考以下问题：
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 。已知298K时：△H = -92.2 kJ·mol-1，△S = -198.2 J·K-1·mol-1，感受科学家的研究过程。继续猜测哈伯的图片，引入工业合成氨的条件选择。
【第二部分】交流研讨，自主探究
【思考】假如你是一个化工厂的老板，对工业生产你主要应考虑哪些问题？
【回答】经济效益和社会效益：
原料的利用率高→增大化学反应限度；
单位时间内产率高→增大化学反应速率；另外还要考虑生产中的消耗能源、原料来源、设备条件、环境保护等因素
【复习】影响化学反应速率和化学平衡的重要因素有哪些?
一、合成氨反应的限度
通过对图像分析，思考投料比为多少最合适；通过对表格分析，思考温度、压强对产率的影响
二、合成氨反应的速率
【思考】什么条件能使氨生成快？(升高温度；增大压强；增大反应物浓度；使用催化剂) 三、合成氨的适宜条件讨论
【思考】1、需要高压，压强能否无限增大？
2、温度产生矛盾，究竟应该以什么为温度的参照标准？
3、实际生产过程中为什么采用1:2.8的投料比？
【投影】铁触媒的催化能力与温度图像，分析催化剂特点
【思考】即使在500℃和30MPa时，合成氨平衡混合物中NH3的体积分数也只有26.4%，转化率仍不够大，还可采取什么办法？（引导出循环利用）
【展现成果】
【小结】关于工业化生产条件的优化：
（1）一般要使用催化剂：这样可以大大加快化学反应速率，提高生产效率，也提高了经济效益；
（2）选择合适的温度：该温度是催化剂活性最大的温度；
（3）选择合适的压强：既要考虑化学反应速率和化学平衡，还要考虑动力、材料、设备等。
（4）选择合适的加料比：既要考虑充分反应，又要考虑难获得材料的充分利用，必要时可采用循环反应以增大利用率
【第三部分】迁移应用、巩固提高
例1 、能使合成氨反应进行程度增大的方法是（）
A、升高温度 B 、降低压强 C、使用催化剂 D 、及时分离出氨气
例2、合成氨所需的H2可由煤和水蒸气反应而制得，其中一步的反应为：
CO(g)+H2O（g）CO2(g)+H2(g)（正反应放热），下列措施中，能提高CO转化率的是（）
A、增大压强
B、降低温度
C、增大水蒸气浓度
D、增大CO浓度
例3、关于氨的合成工业的下列说法正确的是（）
A、从合成塔出来的气体，其中氨一般占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20 MPa ---- 50MPa ，是因该条件下催化剂的活性最好【板书设计】
第4节化学反应条件的优化——工业合成氨
一、合成氨反应的限度
二、合成氨反应的速率
三、合成氨的适宜条件讨论
-1
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使氨产量高产氨速率快最适宜生产条件
投料比1:3 1:2.8
压强高压高压200~500个大气压
温度低温高温700K
催化剂无影响使用使用
