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人教版選修2課題2《人工固氮技術(shù)──合成氨》學(xué)案

上傳人:飛****9 文檔編號(hào):23238974 上傳時(shí)間:2021-06-06 格式:DOCX 頁數(shù):3 大小:72.44KB
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1、 最新人教版選修 2 課題 2《人工固氮技術(shù)──合成氨》學(xué)案 ──合成氨》學(xué)案 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1. 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.了解合成氨生產(chǎn)的一般流程和反應(yīng)原理、反應(yīng)條件等。 3.介紹合成氨 ,體現(xiàn)化工生產(chǎn)的過程 ,體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室研究與實(shí)際生產(chǎn)之間轉(zhuǎn)化過程。 【學(xué)習(xí)過程】 一、氮的固定 1、定義:將 _________的氮轉(zhuǎn)化為 ____________ 的氮的方法。 2、方法:氮的固定主要方法有: ( 1)人工固氮 :合成氨(其條件要求高、成本高、轉(zhuǎn)化率低

2、、效率低。) ( 2)自然固氮:根瘤菌 ,生物固氮。(常溫常壓下進(jìn)行。成本低、轉(zhuǎn)化率高、效率高。)雷電作用。 3、工業(yè)應(yīng)用: 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。 二、合成氨的反應(yīng)原理 【實(shí)驗(yàn)】分析 P10 的實(shí)驗(yàn) 1-1,結(jié)合有關(guān)物質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)總結(jié)試管口處濕潤的 PH 試紙的變化 ,推測(cè)有關(guān)反應(yīng)。 合成氨的反應(yīng)式是: ____________________________________________ 注意: 1、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:加熱試管中的鐵絲絨至紅熱后注入氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w ,可

3、以看到 濕潤的 PH 試紙變 _____色。 2、該反應(yīng)的特點(diǎn):( 1)該反應(yīng)為 _______ 反應(yīng)。 ( 2)該反應(yīng)正反應(yīng)為氣體體積 _______的反應(yīng)。 ( 3)該反應(yīng)的正反應(yīng)為 _____熱反應(yīng)。 3、工業(yè)上 ,采用以鐵為主的催化劑 ,在 400~ 500℃和 10Mp a~30 Mp a 的條件下合成 氨。 結(jié)合反應(yīng)特點(diǎn)和化學(xué)平衡知識(shí)分析合成氨的適宜條件是: _______________________________________________________________________________

4、應(yīng)注意催化劑的如下特點(diǎn): ①選擇性:不 同的反應(yīng)選擇不同的催化劑 ,如合成氨選擇了鐵觸媒。每種催化劑都是對(duì)特定的反應(yīng)有催化作用 ,并非能改變?nèi)魏位瘜W(xué)反應(yīng)的速率。 ②靈敏性:催化劑中混入雜質(zhì) ,常常會(huì)失去催化作 用 ,稱催化劑“中毒” ,因此 反應(yīng)氣體進(jìn)入反應(yīng)器前必須凈化。 ③催化劑只有在活化溫度以上才能起催化作用 ,如鐵觸媒活化溫度為 400~ 500℃ ,因此 該溫度為合成氨的適宜溫度。 三、合成氨的基本生產(chǎn)過程 1、合成氨三個(gè)主要步驟是 (1)造氣 制備合成氨的原料氣 ; (2)凈化 原料氣的凈化處理; (3)合成 將原料氣進(jìn)行化學(xué)合成

5、為氨。 1 / 2 2. 制備合成氨的原料氣 ( 1)制取 N 2:物理方法: 化學(xué)方法: (2)制取 H 2: ①水煤氣法:主要反應(yīng)為 ____________________________________________________ _____________________________________________________ ②也可用石油、天然氣、焦?fàn)t氣、煉廠氣等所含有的大量的碳?xì)浠衔锱c水蒸汽在催化劑作用下制備。 以甲烷為例寫出其主要反應(yīng) : _______

6、________________________________________ ________________________________________________ 3. 原料氣凈化處理 ( 1)原料氣凈化的原因:除去某些雜質(zhì),防止使合成氨所用的催化劑中毒。主要雜質(zhì): H2S、 CO ( 2)用稀氨水吸收 H 2S 雜質(zhì) : _____________________________________________ ( 3)除 CO:使 CO 變成 CO2 ,再用 K 2CO 3 吸收 _______________________

7、_________________________________________ ________________________________________________________________ ( 4)最后 ,原料氣還需進(jìn)行精制處理 ,如用醋酸銅和氨配制成的溶液來吸收 CO、 CO2 、 O2、 H2S 等少量有害氣體。 4. 氨的合成與分離 ( 1)氨的合成:將凈化的原料氣加壓送進(jìn) __________, 在 適宜條件下充分反應(yīng)制取 氨。 ( 2)從合成塔出來的混合氣體 ,其中氨氣占總體積的 15%, 要把混合氣體通過冷凝器使

8、氨液化 ,再導(dǎo)入液氨貯罐。 【思考】合成氨是一個(gè)可逆反應(yīng) , 所以在生產(chǎn)中要把生成的氨及時(shí)從混合氣體中分離出來 , 并且不斷地向循環(huán)氣中補(bǔ)充氮、氫氣 , 這是為什么? ___________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________. 四、合成氨工業(yè)的發(fā)展 1.原料及原料氣的凈原料氣之一的氮?dú)鈦碜钥諝?,目前氫氣主要通過不同的

9、固態(tài)(煤和焦 炭)、液態(tài)(石油提煉后的石腦油、重油)、氣態(tài)(天然氣 、焦?fàn)t氣)可燃物為原料。 2.催化劑的改進(jìn) 多年來一直用磁鐵礦催化劑 ,目前有采用釕為基礎(chǔ)活性物質(zhì)的新型催化劑。 3.環(huán)境保護(hù) ( 1)廢渣:可用作建材和肥料的原料。 ( 2)廢氣:主要是 H 2S和 CO2 等有害氣體 ,對(duì) H 2S 的處理 ,可用直接氧化法(選擇性催化氧化)、循環(huán)法(用溶劑吸收濃縮) ,CO2 也可用來生產(chǎn)尿素和碳銨等。 ( 3)廢液:主要是含氰化物和含氨的污水,處理含氰化物主要用有生化、加壓水解、氧化 分解、化學(xué)沉淀、反吹回爐等方法。處理氨廢水可用蒸餾的方法回收 ,也可用離子交換 法治 理。 2 / 2

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