1、第一章合成氨教學(xué)設(shè)計(jì)一、教材分析和教學(xué)設(shè)想本章內(nèi)容包括化學(xué)反應(yīng)的方向、限度、速率和化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化四部分內(nèi)容。前三節(jié)教材內(nèi)容安排的是化學(xué)反應(yīng)的方向和限度，化學(xué)反應(yīng)速率的知識(shí)，分別從化學(xué)熱力學(xué)角度介紹化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)以及濃度、溫度等外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響，從化學(xué)動(dòng)力學(xué)角度介紹影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素并進(jìn)行定量研究和理性分析。而在實(shí)際生產(chǎn)中，從化學(xué)熱力學(xué)角度實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)達(dá)化率所需的條件往往與從化學(xué)動(dòng)力學(xué)角度實(shí)現(xiàn)高速率所需的條件相互矛盾。為了以較高速率獲得較好的轉(zhuǎn)化率，人們通常對(duì)這兩方面的研究結(jié)果進(jìn)行綜合分析，即進(jìn)行反應(yīng)條件的優(yōu)化。本節(jié)內(nèi)容就是對(duì)前兩部分知識(shí)的綜合應(yīng)用，以工業(yè)合成氨為例探究化學(xué)反應(yīng)條

2、件優(yōu)化的選擇方法，體現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)的方向、限度、速率等理論在優(yōu)化選擇化學(xué)反應(yīng)條件方面的作用，使學(xué)生了解化學(xué)理論的學(xué)習(xí)對(duì)生產(chǎn)實(shí)際的指導(dǎo)作用。本節(jié)課的教學(xué)設(shè)想為：在教學(xué)過程中，為學(xué)生提供關(guān)于合成氨反應(yīng)的熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，使他們能夠利用這些資料就合成氨反應(yīng)的熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)問題分別展開討論，初步嘗試?yán)美碚摲治龌どa(chǎn)中的實(shí)際問題，引導(dǎo)學(xué)生考慮合成氨生產(chǎn)中動(dòng)力、設(shè)備、材料生產(chǎn)效率等因素；再結(jié)合生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)向?qū)W生介紹合成氨的實(shí)際生產(chǎn)條件，對(duì)合成氨的適宜條件進(jìn)行選擇，使他們?cè)诮鉀Q實(shí)際問題的過程中提升對(duì)化學(xué)反應(yīng)的價(jià)值的認(rèn)識(shí)；課堂中通過“動(dòng)手”“動(dòng)腦”“動(dòng)口”等師生互動(dòng)的方法來完成教與學(xué)的任務(wù)，達(dá)成教與學(xué)的

3、目標(biāo)。二、教學(xué)設(shè)計(jì)思路三、教案課題化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化一一合成氨1授課人楊薇教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能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。過程與方法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。情感態(tài)度與價(jià)值觀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 .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)

4、化學(xué)學(xué)科中邏輯結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)深刻的科學(xué)美。重點(diǎn)難點(diǎn)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教學(xué)方法講授法、小組討論法教學(xué)用具電腦、白板教學(xué)過程教師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)期設(shè)計(jì)意圖新課引入【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NH,但直到1913年才建成了大型合成氨廠。合成氨的工業(yè)化生產(chǎn)經(jīng)歷了如此漫長(zhǎng)的發(fā)展過程。今天我們來學(xué)習(xí)工業(yè)合成氨生產(chǎn)條件的選擇?！景鍟炕瘜W(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化一一工業(yè)合成氨【過渡】現(xiàn)在工廠合成氨氣，應(yīng)怎樣選擇生產(chǎn)條件呢？【設(shè)問】利用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡移動(dòng)知識(shí)，從生產(chǎn)目的、選擇的依據(jù)和原則角度考慮這個(gè)問題，選擇生產(chǎn)條件的目的是什么？選

5、擇生產(chǎn)條件的依據(jù)是什么？回答：降低成本，提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量討論后回答：選擇生產(chǎn)條件的目的是加快速率，提身產(chǎn)率。選擇生產(chǎn)條件的依據(jù)為外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡影響引入新課，激發(fā)興趣。通過事例分析指出本節(jié)重點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法，明確學(xué)生的學(xué)習(xí)方向判斷合成氨反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行【交流研討】合成氨反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)已知298K時(shí)，H=-92.2kJ-mol-1S=-198.2JK1mol-1請(qǐng)根據(jù)正反應(yīng)的焙變和嫡變分析298K下合成氨反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行。學(xué)生討論分析反應(yīng)特點(diǎn)：合成氨反應(yīng)為放熱、氣態(tài)物質(zhì)系數(shù)減少的可逆反應(yīng)。H-TAS=-92.2kJ-mol-1-298Kx

6、(-198.2J-K1-mol-1)v0298K時(shí)，合成氨反應(yīng)是可以自發(fā)進(jìn)行的。為討論合成氨適宜生產(chǎn)條件做準(zhǔn)備。使學(xué)生體會(huì)一般的研究思路：第一步是進(jìn)行化學(xué)熱力學(xué)分析。先判斷反應(yīng)的方向，再利用平衡移動(dòng)合成氨反應(yīng)的限度【活動(dòng)探究】請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)，利用影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素，分析什么條件有利于氨的合成？【板書】一、合成氨反應(yīng)的限度【講述】如圖2-4-3所不，在/、同反應(yīng)溫度、壓強(qiáng)下反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，平衡混合物中氨含量的測(cè)定結(jié)果與上述理論分析結(jié)果一致。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在一定的溫度、壓強(qiáng)下，反應(yīng)物氮?dú)?、氫氣的體積比為1:3時(shí)平衡混合物中氨的含量最局。學(xué)生討論回答：降低溫度、增大壓強(qiáng)有利于化學(xué)平

7、衡向生成氨的方向移動(dòng)；N2、代的體積比為1:3時(shí)平衡混合物中氨的含量最高。學(xué)生觀看圖2-4-3進(jìn)行分析。原理分析如何提高氨的)里。IO0加60,40H?201”圖ZWI-向v-若odnNb.i4tJMC枷中飆的;合成氨反應(yīng)的速率【過渡】在尋找最佳的生產(chǎn)條件時(shí)，除了考慮反應(yīng)的限度時(shí)，還需要研究采取哪些措施來提高化學(xué)反應(yīng)速率。【板書】二、合成氨反應(yīng)的速率【交流研討】1、結(jié)合影響反應(yīng)速率的因素，思考什么條件能提高合成氨反應(yīng)的速率？2、實(shí)驗(yàn)表明，在特定條件下，合成氨反應(yīng)的速率與參與反應(yīng)的物質(zhì)的濃度的關(guān)系為v=kc(N2)c1.5(H2)c-1(NH3)請(qǐng)你根據(jù)關(guān)系式分析：各物質(zhì)的濃度對(duì)反應(yīng)速率由哪些影

8、響？可以采取哪些措施來提身反應(yīng)速率？3、請(qǐng)你根據(jù)卜表所給的數(shù)據(jù)分析催化劑對(duì)合成氨反應(yīng)速率的影響：【補(bǔ)充】除此之外，溫度對(duì)合成氨反應(yīng)的速率也有顯著影響：溫度越高，反應(yīng)進(jìn)行得越快。學(xué)生分析回答：1、升高溫度增大壓強(qiáng)增大反應(yīng)物濃度使用催化劑2、增大M、H濃度，將氨及時(shí)從混合氣中分離出去3、分析卜表所給的數(shù)據(jù)使用催化劑可使合成氨反應(yīng)的速率提高上萬億倍。表2-4-1讓學(xué)生從整體上對(duì)影響化學(xué)反應(yīng)速率的各種影條件Efi/KT-nol1確翱虻礴生無催化劑335使用鐵傕化劑1674：分析。，1口氣700&)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際選擇合成氨的適宜條件【板書】三、合成氨的適宜條件【交流研討】根據(jù)合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)，應(yīng)分

9、別采取什么措施提高反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率？請(qǐng)將你的建議填入卜表。在合成氨生產(chǎn)中，達(dá)到高轉(zhuǎn)化率與高反應(yīng)速率所需要的條件有時(shí)是相互矛盾的。由理論分析再結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際(高壓對(duì)設(shè)備材質(zhì)、加工制造的要求和所需能耗多少、溫度對(duì)催化劑活性的影響等)討論：既然降低溫度啟利于學(xué)生討論后完成卜表外界條件使NH生產(chǎn)的多使NH生產(chǎn)的快平衡分析速率分析壓強(qiáng)高壓高壓溫度低溫Wj溫催化劑無啰響使用反應(yīng)物濃度增大增大生成物濃度減小減小平衡向生成氨的方向移動(dòng)，那么生產(chǎn)中是否溫度越低越好？既然增大壓強(qiáng)既可提高反應(yīng)速率，又可提高氨的產(chǎn)量，那么在合成氨工業(yè)中壓強(qiáng)是否越大越好？【講述】因此，選擇合成氨的條件時(shí)，既不能片面地追求高轉(zhuǎn)化

10、率，也不能只追求高反應(yīng)速率，應(yīng)該尋找以較高的反應(yīng)速率獲得適當(dāng)平衡轉(zhuǎn)化率的反應(yīng)條件。止匕外，還應(yīng)該考慮原料的價(jià)格、未轉(zhuǎn)化的合成氣的循環(huán)使用、反應(yīng)熱的綜合利用等問題?！究偨Y(jié)】合成氨的適宜條件：選擇鐵做催化劑；反應(yīng)溫度在700K左右；根據(jù)反應(yīng)器可使用的鋼材質(zhì)量及綜合指標(biāo)來選擇壓強(qiáng)，大致分為低壓(1x107Pa)、中壓(2X1073X107Pa)和高壓(8.5x1071x108Pa)三種類型；n(N2):n(H2)=1:2.8。復(fù)習(xí)、整理關(guān)于化學(xué)反應(yīng)的方向、限度和速率的理論知識(shí)并查閱資料回答：低溫雖然有利于平衡向生成氨的方向移動(dòng)，但低溫時(shí)反應(yīng)速率低，所以生產(chǎn)中溫度不是越低越好?？紤]到催化劑活性，應(yīng)選擇

11、適宜的溫度。雖然增大壓強(qiáng)既可提高反應(yīng)速率，又可提高氨的產(chǎn)量，但是我們應(yīng)該考慮到反應(yīng)器材質(zhì)及綜合指標(biāo)來選擇壓強(qiáng)，并非是越大越好。通過交流研討使學(xué)生體會(huì)這是用理論解決實(shí)際總是的一個(gè)重要步驟，而聶綜合評(píng)價(jià)熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)的研究結(jié)果，還必須考慮實(shí)際工藝技術(shù)等各方間因素。歸納出合成氨生產(chǎn)的適宜條件，引導(dǎo)思考的方向，結(jié)合生產(chǎn)數(shù)據(jù)介紹合成氨實(shí)際生產(chǎn)條件，使學(xué)生在解決實(shí)際總是的過程中進(jìn)一步加深對(duì)所學(xué)理論的理解。合成氨的生產(chǎn)流程【板書】合成氨的生產(chǎn)流程11(1)原料氣的制備N2來自空氣，H來自水中CH+H2O=CO+3HCO+HO=CGH(2)凈化消除造氣過程中夾帶著的雜質(zhì)，防止催化劑中毒。(3)合成氨【知識(shí)拓展

12、】簡(jiǎn)單介紹我國(guó)合成氨工業(yè)的發(fā)展情況。學(xué)生認(rèn)真聽講，觀看課本合成氨工藝生產(chǎn)流程圖。加深學(xué)生對(duì)化工生產(chǎn)的了解。讓學(xué)生了解我國(guó)合成氨工業(yè)發(fā)展歷程，目前我國(guó)合成氨工業(yè)從生產(chǎn)能力fn產(chǎn)量上都位居世界前歹U,對(duì)他們進(jìn)行情感態(tài)度與價(jià)值觀教育。【知識(shí)前沿】化學(xué)模擬生物固氮根瘤菌，生物固氨。常溫常壓卜進(jìn)行。成本低、轉(zhuǎn)化率局、效率局。模擬生物的功能，把生物的功能原理學(xué)生聽講，思考。讓學(xué)生了解科學(xué)前沿和科技發(fā)展動(dòng)態(tài)。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。課堂小結(jié)結(jié)合理論依據(jù)和生產(chǎn)實(shí)際，適宜的合成氨條件為：鐵催化劑，700K,根據(jù)反應(yīng)器選擇壓強(qiáng)，n(N2):n(H2)=1:2.8課堂練習(xí)【大屏幕】

13、1、氨的合成反應(yīng)，生產(chǎn)中采用的適宜條件是()。A、低溫、高壓、適當(dāng)?shù)拇呋瘎㏑高溫、常壓C盡可能高溫、高壓D適當(dāng)?shù)臏囟?、適當(dāng)?shù)母邏骸⑦m宜催化劑2、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、不斷將氨分離出來B、使用催化劑C、采用5000C左右的溫度D、采用2X1075X107Pa的壓強(qiáng)學(xué)生思考、回答1、選D2、選B學(xué)生分析解答，進(jìn)一步加深了本節(jié)課的理論和認(rèn)識(shí)。板書設(shè)計(jì)：第4節(jié)化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化一一工業(yè)合成氨一、合成氨反應(yīng)的限度有利于化學(xué)平衡向生成氨的方向移動(dòng)的影響因素：降低溫度、增大壓強(qiáng)、n(N»：n(H2)=1:3二、合成氨反應(yīng)的速率有利于加快生成氨

14、速率的影響因素：升高溫度、增大壓強(qiáng)、使用催化劑、增大反應(yīng)物濃度、減小生成物濃度。三、合成氨的適宜條件結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，適宜的合成氨條件為：鐵催化劑，700K,根據(jù)反應(yīng)器選擇壓強(qiáng)，n(N2):n(H2)=1:2.8課后反思：本節(jié)課的教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)較為合理，教學(xué)方法較為得當(dāng)，課堂互動(dòng)效果較好，三維目標(biāo)基本落實(shí)，但也有所失。本節(jié)課為學(xué)生提供了關(guān)于合成氨反應(yīng)的熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，學(xué)生就合成氨反應(yīng)的熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)問題分別進(jìn)行討論得出相應(yīng)結(jié)論。“交流研討”的環(huán)節(jié)學(xué)生進(jìn)行得較為充分，不僅使學(xué)生了解如何應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理分析合成氨的適宜條件，也使學(xué)生了解應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)原理分析化工生產(chǎn)條件的思路和方法。在理論分析基礎(chǔ)上，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際選擇合成氨的適宜條件，引導(dǎo)學(xué)生綜合考慮合成氨生產(chǎn)中動(dòng)力、設(shè)備、材料生產(chǎn)效率等因素，使學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)原理在工業(yè)生產(chǎn)中的重要作用，提升學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)的價(jià)值認(rèn)識(shí)，從而贊賞化學(xué)科學(xué)對(duì)個(gè)人生活和社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)。此環(huán)節(jié)中也有沒有處理好的地方。合成氨適宜條件的選擇是一個(gè)綜合性很強(qiáng)的問題，應(yīng)引導(dǎo)和指導(dǎo)學(xué)生在課堂上進(jìn)行充分、有效的討