1、2.4 化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化-工業(yè)合成氨【教材分析】普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)化學(xué)反應(yīng)原理（魯科版）第2章第4節(jié)“化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化工業(yè)合成氨”的內(nèi)容是前三節(jié)“化學(xué)反應(yīng)的方向”、“化學(xué)反應(yīng)的限度”、“化學(xué)反應(yīng)的速率”的延續(xù)，是對(duì)前三節(jié)知識(shí)的綜合應(yīng)用。合成氨工業(yè)對(duì)化學(xué)工業(yè)、國(guó)防工業(yè)和我國(guó)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化具有重要意義，是重要的化學(xué)工業(yè)之一；同時(shí)氮?dú)狻錃夂铣砂狈磻?yīng)也是一個(gè)學(xué)生熟悉的、典型的平衡體系。本節(jié)以合成氨反應(yīng)為研究對(duì)象，有利于學(xué)生應(yīng)用化學(xué)平衡理論和化學(xué)反應(yīng)速率理論嘗試綜合選擇化工生產(chǎn)的適宜條件，從而體會(huì)化學(xué)理論的學(xué)習(xí)對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐的指導(dǎo)作用?！緦W(xué)情分析】學(xué)生在前面的學(xué)習(xí)中，對(duì)化學(xué)平衡理論和化學(xué)反應(yīng)速

2、率理論有了一定程度的認(rèn)識(shí)。經(jīng)過(guò)高中一年的訓(xùn)練，學(xué)生善于質(zhì)疑、主動(dòng)思考、積極獲取知識(shí)的學(xué)習(xí)習(xí)慣已基本養(yǎng)成，參與意識(shí)、合作意識(shí)已有較明顯提高。他們正處于生理的高速發(fā)展期，認(rèn)識(shí)能力和知識(shí)水平都達(dá)到了較高的層次，他們正經(jīng)歷著從習(xí)慣于感性思維、形象思維向更加關(guān)注理性思維、抽象思維的轉(zhuǎn)軌期，所以在教學(xué)中注意引導(dǎo)學(xué)生分析、討論，使他們的認(rèn)識(shí)過(guò)程從直觀的體驗(yàn)和想象上升到理性的思維階段?！驹O(shè)計(jì)思想】根據(jù)本節(jié)內(nèi)容，先讓學(xué)生就合成氨反應(yīng)的熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)問(wèn)題分別進(jìn)行討論，再綜合考慮工業(yè)生產(chǎn)中的各種因素，對(duì)合成氨反應(yīng)的適宜條件進(jìn)行選擇。將本節(jié)的教學(xué)過(guò)程分為三個(gè)環(huán)節(jié)：分別利用學(xué)過(guò)的化學(xué)平衡和化學(xué)反應(yīng)速率理論討論合成氨的適

3、宜條件；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，尋找工業(yè)合成氨的優(yōu)化生產(chǎn)條件；展望合成氨的發(fā)展前景，拓寬學(xué)生的視野。在討論時(shí)注意問(wèn)題設(shè)置的難度，利用平衡移動(dòng)原理對(duì)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的探討只局限在定性分析的水平上，而對(duì)于化學(xué)反應(yīng)速率的研究則從半定量的角度進(jìn)行?！窘虒W(xué)目標(biāo)】知識(shí)與技能：1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；2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，體驗(yàn)實(shí)際生產(chǎn)條件的選擇與理論分析的差異；3通過(guò)對(duì)合成氨適宜條件的分析，認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的調(diào)控在工業(yè)生產(chǎn)中的重要作用。過(guò)程與方法：1通過(guò)對(duì)合成氨適宜條件的研究選擇，學(xué)會(huì)把握主要矛盾、統(tǒng)籌兼顧

4、解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的能力；2在運(yùn)用理論解決問(wèn)題的過(guò)程中，進(jìn)一步加深對(duì)所學(xué)理論的理解，提高實(shí)際應(yīng)用能力；3通過(guò)討論、交流發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題，體驗(yàn)合作學(xué)習(xí)的過(guò)程和樂(lè)趣。情感態(tài)度與價(jià)值觀：1初步形成從多方面綜合思考問(wèn)題的意識(shí)；2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)值的認(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)?！窘虒W(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】重點(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。難點(diǎn)：如何引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)原理選擇化工生產(chǎn)條件的思路和和方法。 教學(xué)過(guò)程分析:合成氨的反應(yīng)特點(diǎn)N2+3H2 2NH3 正反應(yīng)為放熱反應(yīng) 正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)請(qǐng)根據(jù)

5、正反應(yīng)的焓變和熵變分析在298K下合成氨反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行能自發(fā)進(jìn)行聯(lián)想質(zhì)疑利用氮、氫為原料合成氨的工業(yè)化生產(chǎn)曾是一個(gè)較難的課題，從第一次實(shí)驗(yàn)室研制到工業(yè)化投產(chǎn)，經(jīng)歷了約130年的時(shí)間?；瘜W(xué)反應(yīng)N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)看起來(lái)十分簡(jiǎn)單，為什么合成氨的工業(yè)化生產(chǎn)會(huì)經(jīng)歷如此漫長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程？（傾聽(tīng)、思考）合成氨工廠(chǎng)為什么需要那么龐大而復(fù)雜的生產(chǎn)設(shè)備和特殊的生產(chǎn)條件？（創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境）投影合成氨的車(chē)間外貌和生產(chǎn)設(shè)備圖。（瀏覽圖片）板書(shū)第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化工業(yè)合成氨一、自主獲取信息 (一)合成氨的反應(yīng)限度請(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生

6、成。（降低溫度、增大壓強(qiáng)有利于化學(xué)平衡向生成氨的方向移動(dòng)；N2與H2的體積比為1：3時(shí)，平衡混合物中氨的含量最高）交流研討參閱65頁(yè) 合成氨反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)：N2(g) +3H2(g) 2NH3(g)。已知298 K時(shí)：H=一922 kJmol-1 S=一1982 JK一1mol一1(提示：合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)：可逆反應(yīng)；熵減小的反應(yīng)；正反應(yīng)氣態(tài)物質(zhì)系數(shù)減??；正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。)1請(qǐng)你根據(jù)正反應(yīng)的焓變和熵變分析298 K下合成氨反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行。2請(qǐng)你利用化學(xué)平衡移動(dòng)的知識(shí)分析什么條件有利于氨的合成。結(jié)論高溫,低壓有利于化學(xué)平衡正向移動(dòng),N2,H2濃度比為1:3有利于化學(xué)平衡正向移動(dòng). (二)合

7、成氨反應(yīng)的速率-閱讀66頁(yè)交流研討 條件 EakJmol一1 k(催)/k(無(wú)) 無(wú)催化劑 335 3.41012(700 K) 使用鐵催化劑 167交流研討1、結(jié)合影響反應(yīng)速率的因素,思考什么條件 能使氨生成的快 答：升高溫度 增大壓強(qiáng) 增大反應(yīng)物濃度 使用催化劑2、實(shí)驗(yàn)表明,在特定條件下,合成氨反應(yīng)的速率與反應(yīng)的物質(zhì)的濃度的關(guān)系為答： =C(N2)C1.5(H2)C-1(NH3)3、請(qǐng)你根據(jù)關(guān)系式分析:各物質(zhì)的濃度對(duì)反應(yīng)速率有哪些影響 可以采取哪些措施來(lái)提高反應(yīng)速率 答： 增大N2、H2濃度、將氨及時(shí)從混合氣中分離出去二、合成氨的適宜條件 交流研討 1根據(jù)合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)，應(yīng)分別采取什么措

8、施提高反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率?請(qǐng)將你的建議填入下表。提高反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率提高化學(xué)反應(yīng)速率 性質(zhì)措施性質(zhì)措施 放熱活化能高分子數(shù)減小低溫時(shí)反應(yīng)速率低平衡常數(shù)不大原料氣濃度增加能提高反應(yīng)速率氨氣濃度增加能降低反應(yīng)速率2請(qǐng)你嘗試為合成氨選擇適宜條件。3在確定合成氨的適宜條件的過(guò)程中，你遇到了哪些困難?你是怎樣解決的?4為了提高合成氨生產(chǎn)的能力，你認(rèn)為還可以在哪些方面做進(jìn)一步改進(jìn)?催化劑對(duì)合成氨反應(yīng)速率的影響三、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、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 ?2、既然降低溫度有利于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?3、在合成氨工業(yè)中要使用催化劑,既然催化劑對(duì)化學(xué)平衡的移動(dòng)沒(méi)有影響,為什么還要使用呢 總結(jié)：合成氨適宜條件催化劑-鐵溫度-700K左右根據(jù)設(shè)備動(dòng)力選擇壓強(qiáng)-1107 1108PaN2, H2投料比-1:2.8 及時(shí)分離-氨氣 課堂小結(jié)課后作業(yè)【教學(xué)小結(jié)與反思】1新課程理念倡導(dǎo)學(xué)生能夠從問(wèn)題和任務(wù)出發(fā)，積極主動(dòng)地通過(guò)交流研討等活動(dòng)，以獲取知識(shí)和技能、發(fā)展能力、培養(yǎng)情感體驗(yàn)為目的的學(xué)習(xí)方式，本課例是以此為指導(dǎo)思想展開(kāi)的。2本節(jié)課的重點(diǎn)是應(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