魯科版高中化學(xué)選修4第二章第4節(jié)化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化--工業(yè)合成氨教學(xué)設(shè)計1主備人備課成員教學(xué)內(nèi)容分析1.本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容：魯科版高中化學(xué)選修4第二章第4節(jié)“化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化--工業(yè)合成氨”。

2.教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識的聯(lián)系：本節(jié)課將引導(dǎo)學(xué)生回顧初中階段學(xué)習(xí)到的氮氣和氫氣的基本性質(zhì)，結(jié)合高中化學(xué)知識，深入探討工業(yè)合成氨的反應(yīng)原理、工藝流程以及優(yōu)化條件。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠?qū)⒁延兄R應(yīng)用于實際生產(chǎn)中，提高對化學(xué)反應(yīng)條件的認(rèn)識。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，通過實驗和數(shù)據(jù)分析，使學(xué)生學(xué)會設(shè)計實驗方案、觀察實驗現(xiàn)象、分析實驗結(jié)果。

2.增強學(xué)生的化學(xué)知識應(yīng)用能力，使學(xué)生能夠?qū)⒒瘜W(xué)反應(yīng)原理應(yīng)用于實際工業(yè)生產(chǎn)中，理解化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化對工業(yè)生產(chǎn)的重要性。

3.提升學(xué)生的科學(xué)思維和批判性思維能力，通過討論和思考，使學(xué)生能夠?qū)I(yè)合成氨的工藝流程和條件優(yōu)化提出合理建議。教學(xué)難點與重點1.教學(xué)重點

-重點一：工業(yè)合成氨的反應(yīng)原理。強調(diào)化學(xué)平衡原理在合成氨反應(yīng)中的應(yīng)用，例如，通過勒夏特列原理分析溫度、壓力對平衡的影響。

-重點二：合成氨工藝流程的優(yōu)化。重點講解合成氨過程中氫氣與氮氣反應(yīng)的條件優(yōu)化，如溫度、壓力、催化劑等對產(chǎn)率和選擇性的影響。

-重點三：合成氨的工業(yè)應(yīng)用。使學(xué)生理解合成氨在工業(yè)生產(chǎn)中的重要地位，如合成氨是合成尿素、硝酸等重要化工產(chǎn)品的原料。

2.教學(xué)難點

-難點一：合成氨反應(yīng)的動態(tài)平衡。學(xué)生需要理解并應(yīng)用勒夏特列原理，分析溫度、壓力等條件變化對反應(yīng)平衡的影響。

-難點二：催化劑的選擇和作用。學(xué)生需掌握催化劑在合成氨反應(yīng)中的催化作用，理解不同催化劑對反應(yīng)速率和選擇性的影響。

-難點三：工業(yè)合成氨的工藝流程復(fù)雜。學(xué)生需要理解整個合成氨過程，包括原料的預(yù)處理、反應(yīng)、分離、循環(huán)利用等步驟，并能分析每個步驟對最終產(chǎn)品的影響。學(xué)具準(zhǔn)備多媒體課型新授課教法學(xué)法講授法課時第一課時師生互動設(shè)計二次備課教學(xué)方法與手段教學(xué)方法：

1.講授法：通過系統(tǒng)講解合成氨的反應(yīng)原理和工藝流程，幫助學(xué)生建立知識框架。

2.討論法：組織學(xué)生圍繞合成氨的條件優(yōu)化進(jìn)行討論，激發(fā)學(xué)生的思維活躍度。

3.實驗法：引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行模擬實驗，觀察反應(yīng)條件變化對合成氨的影響，增強實踐操作能力。

教學(xué)手段：

1.多媒體演示：利用PPT展示合成氨的化學(xué)反應(yīng)過程和工藝流程圖，直觀呈現(xiàn)知識內(nèi)容。

2.視頻教學(xué)：播放工業(yè)合成氨的實際生產(chǎn)視頻，讓學(xué)生了解工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境。

3.在線資源：提供相關(guān)的在線學(xué)習(xí)資源和模擬軟件，讓學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和實踐操作。教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課

（老師）同學(xué)們，今天我們來學(xué)習(xí)第二章第四節(jié)“化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化--工業(yè)合成氨”。首先，請大家回顧一下我們之前學(xué)過的氮氣和氫氣的基本性質(zhì)，思考一下它們在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。

（學(xué)生）氮氣和氫氣是工業(yè)生產(chǎn)中的重要原料，它們可以用來合成氨。

（老師）很好，那么今天我們要深入探討的就是如何通過優(yōu)化化學(xué)反應(yīng)條件來提高氨的合成效率。接下來，請大家拿出課本，跟隨我的思路，一起走進(jìn)今天的課堂。

二、新課講授

1.工業(yè)合成氨的反應(yīng)原理

（老師）首先，我們來探討一下工業(yè)合成氨的反應(yīng)原理。請大家看課本第X頁，這里介紹了合成氨的反應(yīng)方程式：N2+3H2?2NH3。這是一個可逆反應(yīng)，那么如何使反應(yīng)向生成氨的方向進(jìn)行呢？

（學(xué)生）可以通過增加氫氣和氮氣的濃度、提高溫度、增加壓力等手段。

（老師）非常好，這些措施都可以使反應(yīng)向生成氨的方向進(jìn)行。接下來，我們重點講解一下勒夏特列原理在合成氨反應(yīng)中的應(yīng)用。

2.合成氨工藝流程的優(yōu)化

（老師）合成氨的工藝流程包括原料的預(yù)處理、反應(yīng)、分離、循環(huán)利用等步驟。在這個過程中，有哪些條件需要優(yōu)化呢？

（學(xué)生）溫度、壓力、催化劑等。

（老師）是的，這些條件對合成氨的產(chǎn)率和選擇性有很大影響。請大家看課本第X頁，這里介紹了合成氨的工藝流程圖，我們可以通過這個圖來分析每個步驟的優(yōu)化措施。

3.合成氨的工業(yè)應(yīng)用

（老師）合成氨在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用，如合成尿素、硝酸等。請大家思考一下，合成氨的工業(yè)應(yīng)用有哪些？

（學(xué)生）合成尿素、硝酸、化肥等。

（老師）很好，合成氨的應(yīng)用非常廣泛，它為人類的生產(chǎn)和生活提供了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。

三、課堂討論

（老師）接下來，我們進(jìn)行課堂討論。請大家結(jié)合課本內(nèi)容，討論以下問題：

1.溫度、壓力、催化劑等條件對合成氨反應(yīng)的影響；

2.如何優(yōu)化合成氨的工藝流程；

3.合成氨的工業(yè)應(yīng)用有哪些？

（學(xué)生）我們小組討論了一下，認(rèn)為溫度和壓力對合成氨反應(yīng)的影響較大，可以通過調(diào)整這些條件來提高產(chǎn)率。同時，催化劑的選擇也非常重要，它可以加快反應(yīng)速率，降低能耗。

四、實驗演示

（老師）為了讓大家更加直觀地了解合成氨的反應(yīng)過程，我將進(jìn)行實驗演示。請大家看實驗臺上，我已經(jīng)準(zhǔn)備好了實驗裝置。

（學(xué)生）老師，您要演示什么實驗？

（老師）我將演示合成氨的合成實驗，通過觀察實驗現(xiàn)象，我們可以了解反應(yīng)條件對合成氨的影響。

五、課堂小結(jié)

（老師）今天我們學(xué)習(xí)了工業(yè)合成氨的反應(yīng)原理、工藝流程以及優(yōu)化條件。希望大家能夠掌握以下知識點：

1.合成氨的反應(yīng)原理；

2.合成氨的工藝流程；

3.合成氨的優(yōu)化條件；

4.合成氨的工業(yè)應(yīng)用。

（學(xué)生）老師，我們掌握了這些知識點，對合成氨有了更深入的了解。

六、課后作業(yè)

（老師）請大家完成以下課后作業(yè)：

1.回顧課本內(nèi)容，總結(jié)合成氨反應(yīng)原理；

2.思考合成氨工藝流程的優(yōu)化措施；

3.查找資料，了解合成氨的工業(yè)應(yīng)用。

（學(xué)生）好的，我們一定會按時完成作業(yè)。知識點梳理1.工業(yè)合成氨的反應(yīng)原理

-反應(yīng)方程式：N2+3H2?2NH3

-可逆反應(yīng)：合成氨反應(yīng)是一個放熱反應(yīng)，且為可逆反應(yīng)。

-反應(yīng)條件：溫度、壓力、催化劑等。

2.合成氨的反應(yīng)條件

-溫度：適宜的溫度有利于提高反應(yīng)速率和產(chǎn)率。工業(yè)生產(chǎn)中，合成氨的溫度通?？刂圃?00-500℃。

-壓力：增加壓力有利于提高氨的產(chǎn)率。工業(yè)生產(chǎn)中，合成氨的壓力通?？刂圃?50-300個大氣壓。

-催化劑：催化劑可以提高反應(yīng)速率，降低能耗。工業(yè)生產(chǎn)中常用的催化劑是鐵基催化劑。

3.合成氨的工藝流程

-原料的預(yù)處理：包括氮氣和氫氣的凈化、干燥等。

-反應(yīng)：將凈化后的氮氣和氫氣在催化劑的作用下進(jìn)行反應(yīng)。

-分離：將反應(yīng)后的混合氣體進(jìn)行冷卻、液化，使氨分離出來。

-循環(huán)利用：未反應(yīng)的氮氣和氫氣經(jīng)過再次凈化、干燥后循環(huán)使用。

4.合成氨的優(yōu)化條件

-優(yōu)化溫度：通過調(diào)整反應(yīng)溫度，可以提高氨的產(chǎn)率。

-優(yōu)化壓力：通過調(diào)整反應(yīng)壓力，可以提高氨的產(chǎn)率。

-優(yōu)化催化劑：選擇合適的催化劑，可以提高反應(yīng)速率和產(chǎn)率。

-優(yōu)化原料：提高氮氣和氫氣的純度，可以提高氨的產(chǎn)率。

5.合成氨的工業(yè)應(yīng)用

-合成尿素：氨是合成尿素的主要原料，尿素是重要的氮肥。

-合成硝酸：氨是合成硝酸的重要原料，硝酸在化工、國防等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。

-合成氨水：氨水是重要的化工原料，用于制造化肥、農(nóng)藥等。

6.合成氨的環(huán)保問題

-氨泄漏：氨泄漏會污染環(huán)境，對人體健康造成危害。

-廢氣處理：合成氨生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣需要進(jìn)行處理，以減少對環(huán)境的影響。

7.合成氨的發(fā)展趨勢

-新型催化劑：開發(fā)新型催化劑，提高反應(yīng)速率和產(chǎn)率，降低能耗。

-清潔生產(chǎn)：采用清潔生產(chǎn)技術(shù)，減少污染物排放，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

-節(jié)能減排：通過優(yōu)化工藝流程，降低能耗，實現(xiàn)節(jié)能減排。課后作業(yè)1.實驗探究：

-實驗?zāi)康模禾骄繙囟葘铣砂狈磻?yīng)速率的影響。

-實驗材料：不同溫度下的合成氨反應(yīng)裝置、氮氣、氫氣、催化劑。

-實驗步驟：

1.在不同溫度下進(jìn)行合成氨反應(yīng)，記錄反應(yīng)時間。

2.比較不同溫度下反應(yīng)時間的變化，分析溫度對反應(yīng)速率的影響。

-實驗報告要求：描述實驗過程，分析實驗結(jié)果，得出結(jié)論。

2.工藝流程分析：

-實驗?zāi)康模悍治龊铣砂惫に嚵鞒讨械年P(guān)鍵步驟及其作用。

-實驗材料：合成氨工藝流程圖、相關(guān)化學(xué)知識。

-實驗步驟：

1.觀察合成氨工藝流程圖。

2.分析每個步驟的作用，如原料預(yù)處理、反應(yīng)、分離等。

3.總結(jié)工藝流程中的關(guān)鍵步驟及其對產(chǎn)率和選擇性的影響。

-實驗報告要求：繪制工藝流程圖，標(biāo)注關(guān)鍵步驟，闡述每個步驟的作用。

3.催化劑研究：

-實驗?zāi)康模貉芯坎煌呋瘎铣砂狈磻?yīng)的影響。

-實驗材料：不同催化劑、氮氣、氫氣、反應(yīng)裝置。

-實驗步驟：

1.在相同條件下，使用不同催化劑進(jìn)行合成氨反應(yīng)。

2.比較不同催化劑對反應(yīng)速率和產(chǎn)率的影響。

-實驗報告要求：描述實驗過程，分析實驗結(jié)果，討論不同催化劑的優(yōu)缺點。

4.氨的工業(yè)應(yīng)用：

-實驗?zāi)康模毫私獍痹诠I(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。

-實驗材料：相關(guān)化學(xué)知識、氨的工業(yè)應(yīng)用案例。

-實驗步驟：

1.查閱資料，了解氨在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用領(lǐng)域。

2.分析氨在各個領(lǐng)域的應(yīng)用原理和重要性。

-實驗報告要求：列舉氨的工業(yè)應(yīng)用案例，闡述氨在各個領(lǐng)域的應(yīng)用原理。

5.環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展：

-實驗?zāi)康模禾接懞铣砂鄙a(chǎn)過程中的環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展問題。

-實驗材料：相關(guān)化學(xué)知識、環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展案例。

-實驗步驟：

1.分析合成氨生產(chǎn)過程中的污染物排放。

2.探討減少污染物排放的措施。

3.討論合成氨生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展策略。

-實驗報告要求：描述污染物排放情況，提出減少污染物排放的措施，闡述可持續(xù)發(fā)展策略。

答案示例：

1.實驗探究：

-結(jié)論：溫度越高，合成氨反應(yīng)速率越快。

2.工藝流程分析：

-關(guān)鍵步驟：原料預(yù)處理、反應(yīng)、分離。

-作用：原料預(yù)處理保證原料純度，反應(yīng)提高產(chǎn)率，分離提高選擇性。

3.催化劑研究：

-結(jié)論：鐵基催化劑在合成氨反應(yīng)中具有較好的催化效果。

4.氨的工業(yè)應(yīng)用：

-應(yīng)用領(lǐng)域：合成尿素、硝酸、氨水等。

5.環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展：

-措施：采用清潔生產(chǎn)技術(shù)，減少污染物排放；開發(fā)新型催化劑，降低能耗。作業(yè)布置與反饋作業(yè)布置：

1.完成課本第二章第四節(jié)課后練習(xí)題，包括選擇題、填空題和簡答題。

-選擇題：選擇合成氨反應(yīng)中影響產(chǎn)率的因素。

-填空題：填空關(guān)于合成氨反應(yīng)原理和工藝流程的關(guān)鍵術(shù)語。

-簡答題：簡述合成氨反應(yīng)中的勒夏特列原理及其應(yīng)用。

2.設(shè)計一個實驗方案，探究不同溫度對合成氨反應(yīng)速率的影響。

-實驗?zāi)康模候炞C溫度對合成氨反應(yīng)速率的影響。

-實驗步驟：詳細(xì)描述實驗步驟，包括反應(yīng)物的準(zhǔn)備、實驗裝置的設(shè)置、實驗操作的注意事項等。

-預(yù)期結(jié)果：分析實驗結(jié)果，討論溫度對反應(yīng)速率的影響。

3.撰寫一篇小論文，探討合成氨工業(yè)中催化劑的選擇及其對反應(yīng)的影響。

-論文主題：合成氨工業(yè)中催化劑的選擇及其對反應(yīng)的影響。

-論文結(jié)構(gòu)：引言、實驗方法、結(jié)果與討論、結(jié)論。

-要求：結(jié)合課本內(nèi)容和課外資料，分析不同催化劑的特點和適用性。

作業(yè)反饋：

1.及時批改作業(yè)：在學(xué)生提交作業(yè)后，教師應(yīng)在第二天進(jìn)行批改，確保學(xué)生能夠及時得到反饋。

2.個性化反饋：針對每個學(xué)生的作業(yè)，教師應(yīng)給出具體的反饋意見，包括正確答案、錯誤原因和改進(jìn)建議。

3.集體反饋：在課堂上，教師可以組織學(xué)生進(jìn)行集體反饋，讓學(xué)生互相學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步。

4.作業(yè)展示：選擇一些優(yōu)秀的作業(yè)進(jìn)行展示，鼓勵學(xué)生參考和學(xué)習(xí)。