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1、2022年新人教版化學(xué)選修2高中《人工固氮技術(shù)——合成氨》word教案 教學(xué)目標(biāo) 1.利用所學(xué)的化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡理論解釋合成氨中的相關(guān)問題； 2.了解合成氨的主要原理、原料、重要設(shè)備、流程和意義。 教學(xué)重點 利用所學(xué)的化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡理論解釋合成氨中的相關(guān)問題。 課時安排 2課時 教學(xué)過程 新課教學(xué)： 固氮反應(yīng)： 叫“固氮反應(yīng)”. 主要的固氮反應(yīng)有：生物固氮、自然固氮、化學(xué)固氮和人工模擬生物固氮。 1、生物固氮：是一種主要的自然固氮反應(yīng)，如植物在根瘤菌作用下直接吸收空氣中的

2、N2轉(zhuǎn)化為氨等，進(jìn)一步合成氮白質(zhì)。 2、自然固氮：如閃電產(chǎn)生的巨大電壓，其電火花足可以擊破氮分子的叁鍵，促使其與氧氣反應(yīng)生成NO.進(jìn)而生成NO2和HNO3等。 3、化學(xué)固氮：合成氨反應(yīng)；在放電條件下使氮氣與氧氣反應(yīng)生成NO等；氮氣與鎂反應(yīng)生成氮化鎂。 4、人工模擬生物固氮：通過化學(xué)方法，制備出類似生物“固氮菌”的物質(zhì)，使空氣中的氮氣在常溫常壓下與水及二氧化碳等反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮或銨態(tài)氮，進(jìn)而實現(xiàn)人工合成大量的蛋白質(zhì)等，最終實現(xiàn)工廠化生產(chǎn)蛋白質(zhì)食品。 對比思考：“固硫”反應(yīng)的概念是：將廢氣中對空氣造成污染的SO2轉(zhuǎn)化為固態(tài)含硫化合物。如實驗室用NaOH溶液吸收多余的SO2生成Na2SO3

3、，硫酸工業(yè)中用氨水吸收SO2生成亞硫酸銨，燃燒煤等產(chǎn)生的SO2用Na2SO3溶液吸收生成NaHSO3，在煤中加入一定比例的CaCO3或CaO使SO2轉(zhuǎn)化為CaSO3。 一、應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡移動原理，解釋合成氨工業(yè)的適宜條件的選擇理由 工業(yè)生產(chǎn)中既要考慮盡量增大反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，充分利用原料，又要選擇較快的反應(yīng)速率，提高單位時間產(chǎn)率。以上兩點是選擇反應(yīng)條件的出發(fā)點。當(dāng)二者發(fā)生矛盾時，要結(jié)合具體情況辯證分析，找出最佳反應(yīng)條件。 500℃左右 20～ 50Mpa　 鐵觸媒 合成氨反應(yīng)條件的選擇原理： 選擇根據(jù) ：N2(g) ＋ 3H2(g)

4、 2NH3(g) △H＝－92.4KJ·mol－1 1、 反應(yīng)特點： ①N2極不活潑，通常條件下反應(yīng)難以進(jìn)行 ②是一個氣體體積縮小的反應(yīng) ③是一個放熱反應(yīng) 2、可供選擇的條件： 反應(yīng)條件 加快反應(yīng)速率的措施 增大反應(yīng)程度的措施 ①壓強(qiáng) 高壓 高壓 ②溫度 高溫 降溫 ③催化劑 鐵觸媒 ____

5、④濃度 ______ 及時分離出氨 3、選擇條件時綜合考慮的因素： （1）合成氨反應(yīng)的特點： 體積縮小、放熱、可逆。依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡理論討論合成氨的條件： 反應(yīng)條件 從化學(xué)反應(yīng)速率理論討論 對化學(xué)反應(yīng)速率的 影響 從化學(xué)平衡理論討論 對平衡混合物中NH3 含量的影響 綜合兩方面理論 選擇合成氨的適宜條件 壓 強(qiáng) 增大壓強(qiáng)，有利于增大化學(xué)反應(yīng)速率，越大越好 增大壓強(qiáng)，有利于提高平衡混合物中NH3 的含量，越大越好 壓強(qiáng)增大，有利于氨的合成，但需要的動力大、對材料、設(shè)備等要求高因此，工業(yè)上一般

6、采用 10～30Mpa的壓強(qiáng) 溫 度 升高溫度，有利于增大化學(xué)反應(yīng)速率，越高越好 升高溫度，不利于提高平衡混合物中NH3 的含量，越低越好 選擇適宜的溫度，工業(yè)上一般采用400~500℃左右的溫度，這個溫度催化劑的活性最大 催化劑 使用催化劑有利于增大化學(xué)反應(yīng)速率 沒有影響 工業(yè)上一般采用鐵觸媒，使反應(yīng)能在較低的溫度下較快地進(jìn)行。 500℃左右 20～ 50Mpa　 鐵觸媒 N2(g) ＋ 3H2(g) 2NH3(g) ； △H ＝ －92.4KJ·mol－1 課外思考 為什么2SO2+O22SO3，△H<0 反應(yīng)中，工業(yè)上使用過量的空氣?而合成氨工業(yè)生產(chǎn)中又不采用一種反應(yīng)物過量?