1、山東省菏澤第一中學(xué)高中化學(xué) 24化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化工業(yè)合成氨教案 魯科版選修4【教學(xué)目標(biāo)】1.了解合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)。2.應(yīng)用化學(xué)平衡和化學(xué)反應(yīng)速率的有關(guān)知識選擇合成氨的條件。3.了解合成氨生產(chǎn)的主要流程。4.了解工業(yè)生產(chǎn)條件選擇的依據(jù)和原則?！窘虒W(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)】應(yīng)用化學(xué)平衡和化學(xué)反應(yīng)速率的有關(guān)知識選擇合成氨的條件。【教學(xué)過程】【知識引領(lǐng)】化工生產(chǎn)選擇適宜條件的思路對于某一特定的實(shí)際反應(yīng)，選取適宜的外界條件的基本思路如下：1從可逆性、反應(yīng)前后氣體系數(shù)的變化、焓變?nèi)齻€角度分析化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)。2根據(jù)反應(yīng)特點(diǎn)具體分析外界條件對速率和平衡的影響。從速率和平衡的角度進(jìn)行綜合分析，當(dāng)二者發(fā)生矛盾時要結(jié)合具體情

2、況具體分析。3充分考慮實(shí)際情況，選出適宜的外界條件。【科研之路】工業(yè)合成氨反應(yīng)條件的選擇1分析：合成氨的反應(yīng)特點(diǎn)（課本P65頁“交流研討”）2合成氨反應(yīng)的限度。請利用化學(xué)平衡移動的知識分析什么條件有利于氨的合成？（提示：請分別從溫度、壓強(qiáng)、投入物料比例三個方面思考）3合成氨反應(yīng)的速率請利用化學(xué)反應(yīng)的速率的知識分析什么條件有利于氨的合成？（課本P66頁“交流研討”）4信息整合-合成氨的適宜條件的選擇據(jù)合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)應(yīng)分別采取什么措施提高反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率討論:（1）增大壓強(qiáng)既可提高反應(yīng)速率,又可提高氨的產(chǎn)量,在合成氨工業(yè)中壓強(qiáng)是否越大越好 ?（2）既然降低溫度有利于平衡向生成氨的方向移

3、動,那么生產(chǎn)中是否溫度越低越好?（3）合成氨工業(yè)中使用催化劑,既然催化劑對化學(xué)平衡的移動沒有影響,為什么還要使用呢 根據(jù)以上討論結(jié)果，總結(jié)合成氨的適宜條件外部條件工業(yè)合成氨的適宜條件壓強(qiáng)溫度催化劑濃度【舉一反三】在硫酸工業(yè)中，通過下列反應(yīng)使SO2氧化成SO3：2SO2(g)O2(g)催化劑2SO3(g)H198 kJmol1。(已知制SO3過程中催化劑是V2O5，它在400500時催化效果最好)下表為不同溫度和壓強(qiáng)下SO2的轉(zhuǎn)化率(%)： (1)根據(jù)化學(xué)理論綜合分析，為了使二氧化硫盡可能轉(zhuǎn)化為三氧化硫，可控制的條件是_。(2)實(shí)際生產(chǎn)中，選定400500作為操作溫度，其原因是_。實(shí)際生產(chǎn)中，采

4、用的壓強(qiáng)為常壓，其原因是_。檢測反饋1關(guān)于工業(yè)合成氨的敘述中，錯誤的是()A在動力、設(shè)備、材料允許的情況下，反應(yīng)盡可能在高壓下進(jìn)行B溫度越高越有利于工業(yè)合成氨C在工業(yè)合成氨中N2、H2的循環(huán)利用可提高其利用率，降低成本D及時從反應(yīng)體系中分離出氨氣有利于平衡向正反應(yīng)方向移動2在合成氨時，要使氨的產(chǎn)率增大，又要使化學(xué)反應(yīng)速率增大，可以采取的措施有()增大體積使壓強(qiáng)減小減小體積使壓強(qiáng)增大升高溫度降低溫度 恒溫恒容，再充入等量的N2和H2 恒溫恒壓，再充入等量的N2和H2 及時分離產(chǎn)生的NH3使用正催化劑A B C D3工業(yè)合成氨的反應(yīng)是在500左右進(jìn)行的，這主要是因?yàn)?)A500時此反應(yīng)速率最快B5

5、00時NH3的平衡濃度最大C500時N2的轉(zhuǎn)化率最高D500時該反應(yīng)的催化劑活性最大【課堂小結(jié)】工業(yè)合成氨：N2(g)3H2(g) 2NH3(g)H= 92.2 kJmol1 、 S = 198.2 JK1mol1 1、壓強(qiáng)：（1）適宜條件：低壓（1107Pa）；中壓（2107Pa3107Pa）；高壓（8.5107Pa1108Pa）。（2）理論依據(jù)：壓強(qiáng)越大，要求動力越大，對材料和設(shè)備的制造要求就越高。2、溫度：（1）適宜條件：700K左右。理論依據(jù)：該溫度下催化劑的活性最高，反應(yīng)速率比較快，氨的含量也相對較高。3、催化劑：（1）適宜條件：以鐵為主的多成分催化劑。（2）理論依據(jù)：加快反應(yīng)速率。4、濃度：（1）適宜條件：氮?dú)夂蜌錃獍次镔|(zhì)的量之比12.8時混合，適時分離出氨氣。（2）理論依據(jù)：適當(dāng)提高氮?dú)獾姆謮?，來提高氫氣的轉(zhuǎn)化率。5、其他：為了提高原料的利用率，未反應(yīng)的氮?dú)夂蜌錃庋h(huán)使用并及時補(bǔ)充氮?dú)夂蜌浣毯蠓此脊I(yè)上利用某可逆反應(yīng)生產(chǎn)產(chǎn)品： 一般要使用催化劑：這樣可以大大加快