化学工艺学-教案讲义

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化学工艺学 课程教案

课次 8 课时 2 课 型

（请打√） 理论课√ 讨论课□

实验课□ 习题课□

其他□

授课题目（教学章、节或主题）：

第3章 合成氨

3.4 合成氨；3.5合成氨生产的发展趋势

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

1.理解合成反应的特点、化学平衡和化学反应动力学；

2.熟悉氨合成催化；

3.理解合成氨工艺条件选择；

4.掌握合成氨基本工艺步骤和流程；

5.熟悉合成塔的结构特点、基本要求和分类

6.了解合成氨生产的发展趋势。

教学重点及难点：

重点：合成氨反应的特点、平衡和反应动力学

难点：氨合成基本工艺步骤和合成塔的结构特点。

教 学 基 本 内 容 方法及手段

第3章 合成氨

氨合成是提供液氨产品的工序，是整个合成氨流程中的核心部分。它的任务是在高温高压和催化剂存在的条件下将经过精制的氢氮混合气直接合成为氨，然后将所生成的气体氨从反应气和生成气的混合气体中冷凝分离出来，得到产品液氨，分离氨后的氢氮气体循环使用。

3.4 氨合成

3.4.1氨合成原理

3.4.1.1氨合成反应的特点

氨合成的化学反应式为： 1.5H2+0.5N2=NH3+Q

特点： ①该反应是可逆反应：在氮气和氢气反应生成氨的同时，氨也分解成氢气和氮气，前者称为正反应，后者称为逆反应。②该反应是放热反应：在生成氨的同时放出热量反应热与温度、压力有关。③该反应是体积缩小的反应：从反应式可以看出，由1.5个分子的氢和0.5个分子的氮，讲解

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反应后生成1分子的氨，在化学反应过程中，体积减少。④反应需要有催化剂：实践证明，在没有催化剂存在的条件下，生成氨的反应速度相当缓慢，在300～500℃的条件下，氨合成反应需要若干年才能达到平衡。但在适当催化剂的作用下，减少了氢氮气化合时所需要的能量，因此大大加快了反应速度。

所控制的压力、温度、反应物流体速度、接触时间和原料中含有一定杂质的实际操作条件下长期运转。

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课次 5 课时 2 课 型

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授课题目（教学章、节或主题）：

第3章 合成氨

3.1 概述

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

1.了解氨的主要物理、化学性质及用途；

2.了解合成氨的发展历程；

3.掌握合成氨的生产方法

4.理解合成氨生产的基本过程及主要生产工序

教学重点及难点：

重点：合成氨的主要生产方法、合成氨生产过程的基本步骤

难点：合成氨的主要生产工序。

教 学 基 本 内 容 方法及手段

第3章 合成氨

3.1.概述

3.1.1氨的性质

⑴物理性质:

在常温常压下，氨是一种具有特殊刺激性气味的无色气体氨有强烈的毒性，空气中含0.5%（体积分数）的氨就能使人在几分钟内窒息死亡。氨就能冷凝成无色的液体，同时放出大量的热。液体的氨汽化要吸收大量的热，使周围的温度急剧下降，所以液氨常用作制冷剂。极易溶于水。

⑵氨的化学性质

能与酸或酸酐反应生成盐。如与磷酸反应生成磷酸铵；与硝酸反应生成硝酸铵；与二氧化碳反应生成氨基甲酸铵，脱水后成为尿素；与二氧化碳和水反应生成碳酸氢铵等。在有水的条件下，氨对铜、银、金等金属有腐蚀作用。氨自燃点为630℃。氨与空气或氧按一定比例混合后，遇火能爆炸。常温常压下，氨在空气中的爆炸范围为15.5%～28%，在氧气中为13.5%～82%。 讲解

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（3）氨的用途

氨是重要的无机化工产品之一，是一种重要的化工原料。在国防工业和尖端科学技术部门，氨用于制造三硝基苯等多种炸药，在医疗、食品行业中，氨可作为冷冻、冷藏系统的制冷剂。

3.1.2合成氨工业发展概况

氨的合成反应式：N2+3H2=2NH3，就是这样一个简单的化学方程式，从实验室研究到最终成功、实现工业生产，却经历了约150年的艰难探索。19 世纪下半叶，物理化学的巨大进展，使人们认识到由氮、氢合成氨的反应是可逆的，增加压力将使反应推向生成氨的方向，提高温度会将反应移向相反的方向，然而温度过低又使反应速度过小；催化剂对反应将产生重要影响。这实际上就为合成氨的试验提供了理论指导。

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化学工艺学 课程教案

课次 6 课时 2 课 型 （请打√） 理论课√ 讨论课□ 实验课□ 习题课□ 其他□

授课题目（教学章、节或主题）：

第3章 合成氨

3.2 合成氨原料气的制备

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

1.熟悉合成氨原料气的生产方法

2.熟悉固体层煤气发生炉内燃料层分区

3.掌握固体燃料气化的原理

4.熟悉固定床间歇气化法制半水煤气的工作循环的五个阶段

教学重点及难点：

重点：固体燃料气化的原理、固定床间歇气化法制半水煤气工艺条件

难点：固体燃料气化的原理

教 学 基 本 内 容 方法及手段

第3章 合成氨

3.2 合成氨原料气的制备

3.2.1固体燃料气化制备合成氨原料气

固体燃料气化是指用氧或含氧气化剂对固体燃料（煤、焦炭或水煤浆）进行加热，使碳转变为可燃性气体的过程，在合成氨厂简称造气。气化所得的可燃气体称为煤气，进行气化的设备称为煤气发生炉（固体燃料气化器）。

用来与固体燃料进行气化反应的气体统称为气化剂。

（1）工业煤气分类 根据气化剂的不同，可以生产出以下4种不同用途的工业煤气。

①空气煤气：碳与含氧空气[O2：21％、N2：79％] 相互作用生成；

②水煤气：在1000℃赤热的碳层内碳与水蒸汽作用生成水煤气； 多媒体讲授

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③发生炉煤气：与空气和适量蒸汽的混合气反应后生成混合煤气；

④半水煤气：用水蒸汽加适量空气或富氧空气作为气化剂，生成的气

体成分为(CO十H2)／N2＝3.1～3.2(摩尔比)，即含N为21%～22%时，

称为半水煤气。半水煤气是合成氨的原料气。

工业煤气的组成如下表：

煤气名称 气体组成，体积（%）

H2 CO CO2 N2 CH4 O2 H2S

空气煤气 0.9 33.4 0.6 64.4 0.5 - -

水煤气 50.0 37.3 6.5 5.5 0.3 0.2 0.2

高一化学第五章《物质结构元素同期律》期末复

习讲义

（一）原子结构知识

一、 原子结构和构成粒子数量间的关系

1、原子(AzX)中，质子有 个，中子有 个，核外电子有 个。

2、相互关系

(1) 质量数=

(2) 原子中：质子数=

(3) 阳离子中：质子数=

(4) 阴离子中：质子数=

二、核外电子排布的一般规律

归纳为：一低四不超。

即核外电子总是尽先排布在 的电子层里，每层电子不能过 个，

最外层电子不能超过 个，次外层电子不能超过 个，倒数第三

层电子不能超过 个。

三、常见等电子体规律

1、 核外电子总数为2的粒子 ：

2、 核外电子总数为10的粒子：

3、 核外电子总数为18的粒子：

4、 核外电子总数及质总数均相等的粒子组有：

四、1-18号元素原子结构特征

1、 最外层电子数跟是次外层电子数相等原子有： 2、 最外层电子数是次外层电子数2倍的原子有：

3、 最外层电子数是次外层电子数3倍的原子有：

4、 最外层数是次外层电子数4倍的原子有：

5、 次外层电子数是最外层数2倍的原子有：

6、 内层电子总数为最外层电子数2倍的原子有：

7、 电子层数跟最外层电子数相等的原子有：

8、 最外层电子数是电子层数2倍的原子有：

9、 最外层电子数是电子层数3倍的原子有：

五、例题与习题

1、 核电荷数分别为16和4的 元素的原子相比较，前者的下列数据是

后者的4倍的是（ ）

A、电子数 B、最外层电子数 C、电子层数 D、次外层电子数

2、 下列四组物质中，两种分子不具有相同核外电子总数的是（

）

A、H2O2 和CH3OH B、HNO3和HClO

C、 H2O和CH4 D、H2S和F

3、

中的质子数是 ，中子数是 ，核外电子数是 ，质量数是

4、下列粒子都具有10个电子，请写出它们的化学式。

(1) 含一个原子核的阳离子

(2) 含两原子核的粒子

(3) 含三个原子核的分子

(4) 含四个原子核的粒子

(5) 含五个原子核的粒子

5、 20克