学案7-工业合成氨
2024届高考一轮复习化学学案(鲁科版)第7章化学反应的方向限度与速率第43讲化学反应速率工业合成氨
第43讲 化学反应速率 工业合成氨[复习目标] 1.了解化学反应速率的概念和定量表示方法。
2.了解反应活化能的概念。
3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率的影响，能用相关理论解释其一般规律。
4.了解化学反应速率的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
考点一 化学反应速率的概念及计算1．化学反应速率2．化学反应中各物质浓度的计算模式——“三段式” (1)写出有关反应的化学方程式。
(2)找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。
(3)根据已知条件列方程式计算。
例如：反应m A ＋ n B === p Ct 0 s/(mol·L －1) a b 0 转化/(mol·L －1) xnx m px mt 1 s/(mol·L －1) a －x b －nx m px m则v (A)＝x t 1－t 0 mol·L －1·s －1，v (B)＝nx m (t 1－t 0)mol·L －1·s －1，v (C)＝px m (t 1－t 0) mol·L －1·s －1。
3．比较化学反应速率大小的常用方法(1)先换算成同一物质、同一单位表示，再比较数值的大小。
(2)比较化学反应速率与化学计量数的比值，即对于一般反应a A(g)＋b B(g)===c C(g)＋d D(g)，比较v (A )a 与v (B )b ，若v (A )a >v (B )b ，则不同情况下，用A 表示的反应速率比用B 表示的大。
应用举例已知反应4CO ＋2NO 2=====催化剂N 2＋4CO 2在不同条件下的化学反应速率如下： ①v (CO)＝ mol·L －1·min －1 ②v (NO 2)＝ mol·L －1·min －1 ③v (N 2)＝ mol·L －1·min －1 ④v (CO 2)＝ mol·L －1·min －1 ⑤v (NO 2)＝ mol·L －1·s －1请比较上述5种情况反应的快慢：______________(由大到小的顺序)。
化学反应条件的优化——工业合成氨教案鲁科版
-游戏：设计一个关于合成氨反应条件的互动游戏，让学生在游戏中学习。
3.确定教学媒体和资源的使用
- PPT：使用PPT展示合成氨的反应原理、反应条件和优化方法的基本概念。
-视频：播放关于工业合成氨生产的视频，让学生了解实际生产过程。
-在线工具：使用在线模拟软件，让学生模拟不同条件下的合成氨反应。
-催化剂的选择和再生：如何选择合适的催化剂，以及如何进行催化剂的再生和更换。
7.勒夏特列原理的应用：通过勒夏特列原理分析反应条件的改变对平衡位置和产率的影响，从而优化反应条件。
8.数学模型的应用：使用数学模型来模拟和预测合成氨反应的结果，帮助优化反应条件。
教学反思与改进
我发现学生们在理解催化剂的作用机理方面有些困难，他们对于催化剂如何降低活化能的概念并不是很清晰。因此，我计划在未来的教学中，通过更具体的例子和动画演示，来帮助学生更好地理解这一概念。
5.催化剂的作用机理：催化剂通过降低活化能，提高反应速率，从而加快合成氨的反应进程。催化剂在反应过程中不消耗，但需要定期更换或再生。
6.实际工业生产中的挑战：
-原料气的处理：如何有效地处理原料气，提高氮气和氢气的纯度和稳定性。
-设备的腐蚀：合成氨反应产生的腐蚀性气体如何对设备造成腐蚀，如何选择合适的材料和防护措施。
回顾旧知：
简要回顾上节课学习的化学平衡知识，帮助学生建立知识之间的联系。
提出基础。
（三）新课呈现（预计用时：25分钟）
知识讲解：
清晰、准确地讲解工业合成氨的反应原理、反应条件和优化方法的基本概念。
突出重点，强调难点，通过对比、归纳等方法帮助学生加深记忆。
```
在实际的教学中，教师需要根据学生的实际情况，通过提问、讨论、实验、案例分析等多种教学方法，帮助学生理解和掌握这些重点和难点。同时，教师应该设计相应的练习和作业，让学生在实践中巩固所学知识。
高二化学学案 第4节化学反应条件的优化——工业合成氨 课前案
高二化学学案第4节化学反应条件的优化——工业合成氨课前案1．了解合成氨反应的特点以及外部条件对合成氨反应的影响。
(重点)2．了解工业生产条件选择的依据和原则。
3．知道化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域的重要作用。
一、合成氨反应的限度1．反应原理：合成氨反应的化学方程式为：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)2．影响因素(1)结合化学平衡移动规律可知，温度、压强，有利于化学平衡向生成氨的方向移动。
(2)在一定的温度和压强下，反应物中氮气和氢气的体积比为时平衡混合物中氨的含量最高。
【自我诊断】在298 K时，合成氨反应的ΔH＝－92.2 kJ·mol－1，ΔS＝－198.2 J·K－1·mol－1，该温度下，合成氨反应能否自发进行？二、外界因素对合成氨反应速率的影响1．浓度在特定条件下，合成氨反应的速率与参加反应的物质的浓度的关系式为v＝kc(N2)·c1.5(H2)·c－1(NH3)，由关系式可知，N2或H2的浓度，NH3的浓度，都有利于提高合成氨的速率。
2．温度：温度越高，反应进行得越快。
3．催化剂加入适宜的催化剂能合成氨反应的活化能，使化学反应速率提高上万亿倍。
4．压强：压强越大，反应速率越快。
[自我诊断](1)工业合成氨压强越高越好。
( )(2)合成氨反应加入催化剂能增大产率。
()三、合成氨的适宜条件1．合成氨反应条件的选择依据工业生产中，必须从和两个角度选择合成氨的适宜条件，既要考虑尽量增大反应物的转化率，充分利用原料，又要选择较快的反应速率，提高单位时间内的产量，同时还要考虑设备的要求和技术条件。
提高反应的平衡转化率提高化学反应速率性质措施性质措施放热低温活化能高适当提高N2的比例分子数减小高压低温时反应速率低高温反应可逆原料循环使用原料气浓度增加能提高反应速率增大原料气浓度氨气浓度增加能降低反应速率 分离氨2.实际生产中合成氨的适宜条件(1)压强：加压有利于提高反应速率和原料的转化率，但要考虑设备和技术条件等，实际选择压强为1×107Pa ～1×108Pa 。
高中化学《工业合成氨》优质课教学设计、教案
第四节化学反应条件的优化——工业合成氨【教材分析】合成氨工业对化学工业、国防工业和我国实现农业现代化具有重要意义。
本节教材体现了化学反应速率和化学平衡移动原理等理论对工业生产实践的指导作用，同时在运用理论的过程中，也可进一步加深对所学理论的理解。
通过本节课的学习，使学生理解如何应用化学反应速率和化学平衡原理，选择合成氨的适宜条件；使学生了解应用化学原理选择化工生产条件的思路和方法。
【学情分析】学生通过对前两节的学习，已经掌握了反应方向的判断，温度、浓度等外界条件对化学平衡的影响和影响化学反应速率的因素，具有了相应的知识基础。
学生刚刚学完这部分内容感觉比较抽象，不容易理解，在学习过程中需要老师去引导，循序渐进，在复习基础知识的基础上，讨论合成氨反应的特点，从而探讨出工业生产所需的合适条件。
但对于如何处理从化学热力学角度实现高转化率所需的条件与从动力学角度实现高速率所需的条件的矛盾以及实际生产中还要考虑成本、经济效益的等多方面因素存在疑问。
【教学目标】知识与技能：1. 应用化学反应速率和化学平衡原理，学会理论联系实际选择合成氨生产的适宜条件。
过程与方法：1.通过理论联系实际的过程，认识化学反应原理在化工生产中的重要作用。
2.通过体验合成氨条件的选择和优化的过程，培养分析推理能力。
情感态度与价值观：1.感悟化学原理对生产实践的指导作用，并懂得一定的辩证思维和逻辑思维2.通过体检发现矛盾、解决矛盾的过程，激发探索科学的学习热情。
【重点难点和难点】1.合成氨适宜条件的选择2.化学反应原理应用与生产实际综合因素的分析。
【教学方法】启发式教学法、小组讨论法【教学手段】多媒体，学案导学【教学过程】【情景引入】介绍工业合成氨的历史背景以及在合成氨过程中做出突出贡献的两位科学家哈伯与博施， 提出问题：科学家哈伯是如何寻找合成氨的条件的博施又是怎样实现工业合成氨的？这节课我们就追逐着这些科学家的足迹，了解工业合成氨的历程。
工业合成氨
• 环保政策的实施对工业合成氨产业的结构调整和转型升
级具有积极推动作用
05
工业合成氨的技术创新与发展趋势
工业合成氨的技术创新方向
提高工业合成氨的环保性能
• 采用环保性能较好的生产工艺，降低环境污染
• 采用先进的污染治理技术，降低污染物排放
提高工业合成氨的生产效率
• 优化生产工艺，降低能源消耗，提高设备性能
需求将继续保持增长
• 机遇主要来自技术创新、市场需求等方面的推动
• 工业合成氨产业将通过技术创新、结构调整等措施，提
高产业竞争力
CREATE TOGETHER
谢谢观看
THANK YOU FOR WATCHING
DOCS
20世纪后期，工业合
成氨产业在全球范围内
得到了快速发展
• 通过高温、高压条件下的氮气与
• 工业合成氨成为当时化学工业的
• 新建的生产装置不断涌现，产能
大
• 这一发明为工业合成氨的大规模
• 随着技术的不断进步，工业合成
• 工业合成氨的生产技术不断创新，
生产奠定了基础
氨的生产成本逐渐降低
工业合成氨产业面临一定的挑战和机遇
• 挑战主要来自环境保护、能源消耗等方面的压力
• 机遇主要来自技术创新、市场需求等方面的推动
⌛️
02
工业合成氨的生产方法及原料
工业合成氨的主要生产方法
传统的工业合成氨生产方法
改进的工业合成氨生产方法
• 采用哈伯-博施工艺，通过高温、高压条件下的氮气与氢
• 采用甲醇制氨、天然气制氨等工艺，降低生产过程中的
• 反应器是工业合成氨生产的核心设备，用于氮气与氢气的反应
过程
高中化学《化学反应条件的优化——工业合成氨》教案
高中化学《化学反应条件的优化——工业合成氨》精品教案一、教学目标：1. 让学生了解工业合成氨的反应原理和过程。
2. 使学生掌握化学反应条件的优化方法。
3. 培养学生的实验操作能力和科学思维。
二、教学内容：1. 工业合成氨的反应原理及过程。
2. 影响化学反应速率的因素。
3. 化学反应条件的优化方法。
4. 实验操作技巧及注意事项。
三、教学重点与难点：1. 工业合成氨的反应原理及过程。
2. 影响化学反应速率的因素。
3. 化学反应条件的优化方法。
四、教学方法：1. 采用多媒体课件辅助教学，直观展示反应原理和过程。
2. 进行实验操作演示，引导学生动手实验。
3. 采用问题驱动教学，引导学生思考和探讨。
五、教学过程：1. 导入新课：介绍工业合成氨的重要性和应用领域。
2. 讲解反应原理：阐述工业合成氨的反应过程及化学方程式。
3. 分析影响反应速率的因素：温度、压力、催化剂等。
4. 讲解化学反应条件的优化方法：如何提高反应速率，降低成本。
5. 实验操作演示：引导学生动手进行实验，观察实验现象。
7. 布置作业：巩固所学知识，提高学生的实际应用能力。
六、教学评价：1. 采用课堂问答、讨论的形式，评估学生对工业合成氨反应原理的理解程度。
2. 通过实验操作，评价学生对化学反应条件优化方法的掌握情况。
3. 布置课后作业，评估学生对课堂所学知识的吸收和应用能力。
七、教学资源：1. 多媒体课件：用于展示工业合成氨的反应原理、过程及影响因素。
2. 实验器材：用于引导学生动手实验，优化化学反应条件。
3. 教学参考书：提供更深入的理论知识，帮助学生拓展视野。
八、教学进度安排：1. 第1-2课时：介绍工业合成氨的反应原理及过程。
2. 第3-4课时：分析影响化学反应速率的因素。
3. 第5-6课时：讲解化学反应条件的优化方法。
4. 第7-8课时：实验操作演示与实践。
九、教学反思：在教学过程中，关注学生的学习反馈，及时调整教学方法和节奏。
针对学生的薄弱环节，加强针对性辅导。
《工业合成氨》 教学设计
《工业合成氨》教学设计一、教学目标1、知识与技能目标（1）了解工业合成氨的反应原理、主要设备和工艺流程。
（2）理解温度、压强、浓度等条件对合成氨反应平衡和反应速率的影响。
（3）掌握化学平衡移动原理在工业合成氨中的应用。
2、过程与方法目标（1）通过对工业合成氨反应条件的分析和讨论，培养学生运用化学平衡移动原理解决实际问题的能力。
（2）通过对工业合成氨工艺流程的学习，培养学生的观察能力和分析归纳能力。
3、情感态度与价值观目标（1）感受化学科学对工业生产和社会发展的重要作用，激发学生学习化学的兴趣和热情。
（2）培养学生的创新意识和可持续发展观念，增强学生的社会责任感。
二、教学重难点1、教学重点（1）工业合成氨的反应原理和化学平衡移动原理的应用。
（2）温度、压强、浓度等条件对合成氨反应的影响。
2、教学难点（1）综合考虑各种因素，选择适宜的工业合成氨条件。
（2）理解工业合成氨工艺流程中的循环操作和能量利用。
三、教学方法讲授法、讨论法、实验探究法、多媒体辅助教学法四、教学过程1、导入新课通过展示农业生产中对氮肥的大量需求，引出合成氨工业的重要性，从而导入新课。
2、知识讲解（1）合成氨的反应原理讲解氮气和氢气在一定条件下反应生成氨气的化学方程式：N₂＋3H₂⇌ 2NH₃，并介绍该反应的特点：可逆反应、放热反应、气体体积减小的反应。
（2）化学平衡移动原理回顾化学平衡移动原理的内容，即勒夏特列原理：如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强或温度等），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。
（3）反应条件对合成氨的影响①温度从反应速率和化学平衡两个角度分析温度对合成氨反应的影响。
升高温度可以加快反应速率，但不利于化学平衡向生成氨气的方向移动；降低温度有利于化学平衡向生成氨气的方向移动，但会减慢反应速率。
综合考虑，工业上选择 500℃左右的温度。
②压强增大压强可以加快反应速率，同时使化学平衡向生成氨气的方向移动。
但过高的压强对设备要求高，成本增加。
《工业合成氨》 学历案
《工业合成氨》学历案一、学习目标1、了解工业合成氨的化学原理。
2、掌握工业合成氨的反应条件和工艺流程。
3、理解工业合成氨的重要意义和面临的挑战。
二、知识准备1、化学反应速率和化学平衡的相关知识。
2、氮气和氢气的性质。
三、学习过程（一）工业合成氨的化学原理工业合成氨的化学反应方程式为：N₂＋ 3H₂⇌ 2NH₃。
这是一个可逆反应，即在相同条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行。
氮气（N₂）是一种非常稳定的气体，要使其与氢气（H₂）发生反应，需要一定的条件。
在这个反应中，氮气分子中的氮氮三键非常牢固，要打破它需要较高的能量。
而氢气分子中的氢氢键相对较容易断裂。
（二）工业合成氨的反应条件1、温度温度对反应速率和化学平衡都有影响。
升高温度可以加快反应速率，但对于这个反应，温度过高会使平衡向逆反应方向移动，降低氨气的产率。
经过综合考虑，工业上一般选择在 400 500℃的温度条件下进行合成氨反应。
2、压强增大压强可以使反应向气体体积减小的方向移动，即向生成氨气的方向移动。
但过高的压强对设备的要求很高，会增加生产成本。
因此，工业上通常采用 10 30MPa 的压强。
3、催化剂使用合适的催化剂可以大大加快反应速率。
在工业合成氨中，常用的催化剂是铁触媒。
（三）工业合成氨的工艺流程1、原料气的制备氮气通常通过将空气液化，然后利用氮气和氧气沸点的不同进行分离得到。
氢气则主要通过水煤气法或烃类蒸汽转化法来制取。
2、原料气的净化制备得到的氮气和氢气中往往含有杂质，如一氧化碳、二氧化碳、水蒸气等。
这些杂质会使催化剂中毒，降低反应效率，因此需要进行净化处理。
3、压缩和合成经过净化的氮气和氢气按照一定的比例混合，然后通过压缩机加压，进入合成塔进行反应。
在合成塔中，在适宜的温度、压强和催化剂作用下，氮气和氢气反应生成氨气。
4、氨气的分离从合成塔出来的混合气体中含有氨气、氮气和氢气等。
通过冷却，使氨气液化，从而将氨气分离出来。
化学反应条件的调控《工业合成氨》教学设计高二上学期化学人教版选择性必修1
工业合成氨教学设计【教材分析】在高中化学教材中，合成氨的相关知识出现了三次：①必修第二册第五章第二节“氮及其化合物”中介绍人工固氮，呈现氮气和氢气合成氨的化学方程式，并强调了该反应的重要性；②必修第二册第六章第二节“化学反应的速率与限度”中用合成氨的化学方程式作例讲解可逆反应的概念和特征及反应条件的控制；③选择性必修一第二章第四节“化学反应的调控”。
合成氨是化学动力学基础理论和化学平衡理论综合应用的一个范例，更具有极大的生产价值，因为有了工业合成氨，才从根本上解决了人类生存的基本问题之一——“吃得饱”。
“化学反应条件的调控”在高中化学《化学反应原理》第二章第四节，教材从反应限度、速率角度结合设备及实际情况分析出合成氨的最优条件。
这虽然能体现化学反应原理中理论对生产实践的指导作用，但学生感受不到合成氨从发现到工业化过程中科学家们百折不挠、勇于探索的精神。
合成氨的研究先后持续了一个世纪，由宏观到微观，从实验室到工业化，科学家攻坚克难、高度创新，在这个发展历程中蕴含了丰富的教育价值。
本节课将知识发展和情感联系建立起来，分两条主线进行教学，一方面探究合成氨的最佳条件，另一方面让学生通过史学材料，感悟科学精神，落实并发展化学学科核心素养。
【课时安排及设计思路】【教学目标】（1）通过工业合成氨适宜条件的选择与优化，认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究中的重要作用。
（2）在合成氨适宜条件的讨论中，将科学理论与工程技术相结合，形成速率限度技术效益等多角度考虑工业问题的思维，体会化学反应原理的应用价值。
（3）提供合成氨塔内各组分浓度的真实物料数据，引导学生关联相关知识、分析和计算数据，有效打破思维定势，建立“开放体系”的思考模型，为合成氨工业条件的选择提供思考的起点。
（4）通过化学史材料，感悟科学精神，落实并发展科学态度和社会责任化学学科核心素养。
【教学重难点】重点：从化学反应速率和化学平衡两个角度综合调控合成氨反应。
化学反应条件的优化——工业合成氨教案
化学反应条件的优化——工业合成氨教案一、教案概述本节课是关于化学反应条件优化的实践教案，以工业合成氨为例进行讲解。
通过本课的学习，学生将了解到工业合成氨反应的原理、反应条件以及反应条件优化的重要性。
二、教学目标1.理解工业合成氨反应的原理；2.熟悉工业合成氨反应的常见条件；3.了解如何优化工业合成氨反应的条件。
三、教学内容及安排1.工业合成氨反应的原理介绍（10分钟）1.1反应方程式：N2+3H2→2NH31.2反应原理：利用铁催化剂，在高压和高温条件下将氮气和氢气反应生成氨气。
2.工业合成氨反应的常见条件（20分钟）2.1温度条件：常用温度为400-500°C。
2.2 压力条件：反应需要高压环境，常用压力为100-250 atmospheres。
2.3催化剂：常用的催化剂为铁，常与铝、钙等材料进行混合制备。
2.4反应时间：通常需要较长的反应时间，一般为12-24小时。
3.工业合成氨反应条件优化（30分钟）3.1温度优化：随着温度的升高，反应速率会提高，但是也会导致副反应的增加，因此需在速率与选择性中寻找平衡点。
3.2压力优化：随着压力的增加，氮气和氢气的压力差减小，反应动力学变得更有利，但是高压条件下的设备成本较高，需要紧密控制系统的安全性。
3.3催化剂优化：改变催化剂的组成、制备方法和载体等，可以提高反应速率和选择性。
3.4反应时间优化：通常较长的反应时间会使得反应达到平衡，但是长时间反应使得设备利用率较低，需要平衡利用率和产量之间的关系。
4.案例分析及讨论（20分钟）4.1案例一：温度和压力的优化4.2案例二：催化剂优化4.3案例三：反应时间的优化5.课堂小结及延伸（10分钟）5.1课堂小结：总结工业合成氨反应条件的优化方法，并强调其重要性。
5.2延伸学习：推荐学生深入了解其他工业反应条件的优化方法。
四、教学方法及手段1.讲授法：通过讲解工业合成氨反应的原理以及反应条件，向学生传递知识。
学案工业合成氨
第四节工业合成氨学案【学习目标】1理解如何应用化学反应速率和化学平衡原理，选择合成氨的适宜条件。
2了解应用化学原理选择化工生产条件的思路和方法。
【教学过程】一合成氨反应的限度1、写出工业合成氨的反应原理。
试计算此反应在298K下能否自发进行？已知∆H= -92.2kJ∙mol-1 ∆S= -198.2J∙K-1∙ mol-1[讨论1]合成氨反应有哪四个特点？a自发性常温下自发进行b可逆性反应为反应c体积变化正反应是气体体积的反应d热量变化正反应是反应思考：298K时，合成氨的热化学方程式为：N(g)+3H2(g) 2NH3(g) ∆H= -92.2kJ∙mol-1。
在该温度下，取1mol N2和3 molH2放入一密闭的容器中，在催化剂存在时进行反应，测得反应的热量总小于92.2KJ。
其原因时什么？[讨论2] 根据化学平衡移动的原理，说明要提高（合成氨）平衡混合物中NH3的含量，应该采取哪些方法？然后研究教材P66表2—4—3并比较，结论是否一致？二、合成氨反应的速率[讨论3]根据外界条件对化学反应速率的影响，说明要使合成氨的化学反应速率最大，应采取哪些方法？1、根据合成氨反应的速率v=kC(N2)C1.5(H2)C-1(NH3)可知增大、的浓度，反应速率加快，随着浓度的增大，反应速率将逐渐降低，因此，反应达到一定转化率时，应将从混合气体中分离出去2、通过分析教材P67表2-4-1可知，要实现合成氨的工业化生产，研究是最有效的途径。
三、合成氨的适宜条件1、合成氨反应的适宜条件（1）压强：压强越有利于合成氨，但在实际生产中，应根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强，大致分为、和三种类型。
（2）温度：温度越高，越有利于，越不利于，在实际生产中一般控制反应温度在K 左右。
（3）催化剂：使用催化剂可以大幅度提高反应速率，合成氨生产一般选择做催化剂。
催化剂中毒：。
（4）浓度：合成氨生产通常采用N2和H2物质的量之比为的投料比，及时将氨气从反应混合物中分离出去。
“工业合成氨”教学设计
“工业合成氨”教学设计作者：严业安来源：《化学教学》2011年第07期摘要：以“工业合成氨”教学为例，从化学反应速率和化学平衡两个维度选择合成氨的适宜条件，体会化学理论的学习对生产实践的指导作用。
关键词：合成氨；化学平衡；化学反应速率；教学设计文章编号：1005-6629(2011)07-0039-03中图分类号：C-633.8文献标识码：B1教材分析本节教学设计以山东科学技术出版社《化学反应原理(选修)》第2章第4节“化学反应条件的优化——工业合成氨”为教学内容。
本节内容是前三节“化学反应的方向”、“化学反应的限度”、“化学反应的速率”的延续，是对前三节知识的综合应用。
合成氨工业对化学工业、国防工业和我国实现农业现代化具有重要意义，是重要的化学工业Z--，同时氮气、氢气合成氨的反应也是一个学生熟悉的、典型的平衡体系。
本节以合成氨反应为研究对象，有利于学生应用化学平衡理论和化学反应速率理论尝试综合选择化工生产的适宜条件，从而体会化学理论的学习对生产实践的指导作用。
2学情分析2.1学生的认知、思维水平学生的认识能力和知识水平都达到了较高的层次，他们正从习惯于感性思维、形象思维向更加关注理性思维、抽象思维转轨，所以，在教学中注意引导学生分析、讨论，使他们的认识从直观的体验和想象上升到理性的思维。
2.2学生的学习方式经过高中一年的训练，学生善于质疑、主动思考、积极获取知识的学习习惯已基本养成，参与意识、合作意识已有较明显提高。
2.3学生已有知识基础通过本章前三节的学习，学生对化学平衡理论和化学反应速率理论有了一定程度的认识。
3教学目标3.1知识与技能(1)了解如何应用化学反应速率和化学平衡原理分析合成氨的适宜条件。
(2)了解应用化学反应原理分析化工生产条件的思路和方法，体验实际生产条件的选择与理论分析的差异。
(3)通过对合成氨适宜条件的分析，认识化学反应速率和化学平衡的调控在工业生产中的重要作用。
3.2过程与方法(1)通过对合成氨适宜条件的研究选择，学会把握主要矛盾、统筹兼顾解决问题的方法，培养理论联系实际的能力。
鲁科版《氨的工业合成》导学案
本节课你学习了什么知识？
本节课你学会了哪些知识？
你还有哪些疑难或困惑？
答案
参考课本
［合作探究］
合成氨的最佳Βιβλιοθήκη 件是什么？你选择这样的条件的依据是什么？
二．获得大量廉价的原料气
［自主学习］
阅读课本4~5页，完成下面的填空：
合成氨原料为____________，空气中有充足的____________，故合成氨原料来源的关键是获得大量廉价的___气。
氢气的制取可有以下几条途径：
（1）电解水制取氢气
氮气与氢气合成氨的反应是一个可逆反应，生成氨的反应是__热、气体总体积______的反应。N2+3H22NH3
从化学反应速率的角度看，______________________________都可以使合成氨的化学反应速率增大
从化学平衡的角度看，反应达平衡时平衡混合气中氨的含量随着温度的升高而________，随压强的增大而______。这说明温度、压强对这一反应的化学平衡有影响：_______________________________
（2）由煤或焦炭来制取氢气
煤或焦炭经加热，炽热的炭与水蒸气发生反应生成氢气：
__________________________________________
（3）由天然气或重油制取氢气
天然气的主要成分_____________，在高温、催化剂的作用下与水蒸气反应生成氢气和一氧化碳：
________________________________________
由煤或焦炭、天然气制氢气的过程中产生的一氧化碳，在催化剂存在的条件下与水蒸气反应生成氢气和二氧化碳：
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合成氨学案
合成氨条件的选择学案教学目标（略）思考导学1．合成氨反应有何特点？NH3的合成是一个热的、气体总体积的可逆反应．2．根据外界条件对化学反应速率的影响，说明要使合成氨的化学反应速率增大，应该采取方法3．合成氨反应为：N2＋3H2 =2NH3，但实际生产中，原料气中N2与H2的体积比通常采用大于1∶3的比例，为什么?并且还要将生成的氨从氨分离器中及时分离出来，为什么?4．合成氨的正反应是气体体积缩小的反应，为什么工业合成氨不采用尽可能高的压强，而通常采用2×107Pa～5×107Pa的压强?【自学导引】一、合成氨的化学反应特点1．典型的反应．2．正反应是反应．3．正反应方向是气体体积的反应．二、合成氨适宜条件的选择．合成氨的反应原理为：N2＋3H2 2NH31．首先考虑的是提高氨的生成速率．根据影响反应速率的条件应采取的措施为：．2．再考虑反应物的转化率．根据影响化学平衡的因素应采取的措施为3．催化剂虽然对化学平衡的移动无影响，但可缩短达到化学平衡所用的时间，所以在工业生产中一般都使用催化剂．只有在温度上，既要考虑适当提高温度以有利于提高反应速率，又要考虑适当控制温度以有利于提高平衡时氨的浓度，还要兼顾考虑催化剂的活性温度范围．所以，工业合成氨采取的条件是：①增大氮气、氢气浓度，及时将生成的氨分离出来．②温度为500℃左右．③压强为2×107Pa～5×107Pa．④铁触媒作催化剂．三、合成氨工业(1)原料气的制取N2：将空气液化、蒸发分离出N2或者将空气中的O2与碳作用生成CO2，除去CO2后得N2．H2：用水和燃料(煤、焦炭、石油、天然气等)在高温下制取．用煤和水制H2的：主要反应为(2)制得的N2、H2需净化、除杂质，再用压缩机压缩至高压．(3)氨的合成：在适宜的条件下，在合成塔中进行．(4)氨的分离：经冷凝使氨液化，将氨分离出来，提高原料的利用率，并将没有完全并将没有完全反应的N2和H2循环送入合成塔，使其充分被利用．四、化学模拟生物固氮将空气中游离子的N2分子转化为含氮化合物的反应叫“固氮反应”．主要的固氮反应有：1．生物固氮：是一种主要的自然固氮反应．如植物在根瘤菌作用下直接吸收空气中的N2转化为氨等，进一步合成蛋白质．2．自然固氮：如闪电产生的巨大电压，其电火花足可以击破氮分子的叁键，促使其与氧气反应生成NO，进而生成NO2和HNO3等．3．化学固氮：合成氨反应，在放电条件下使氮气与氧气反应生成NO等．4．人工模拟生物固氮：通过化学方法，制备出类似生物“固氮菌”的物质，使空气中的氮气在常温常压下与水及二氧化碳等反应，转化为硝态氮或铵态氮．进而实现人工合成大量的蛋白质等，最终实现工厂化生产蛋白质食品．知识拓展有关化学平衡的基本计算及规律1．可逆反应到达平衡过程中物质浓度的变化关系．(1)反应物：平衡浓度＝起始浓度－转化浓度(2)生成物：平衡浓度＝起始浓度＋转化浓度(3)各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中物质的化学计量数之比2．反应物的转化率公式3、产品的转化率公式4．反应物的转化率与浓度变化的关系(1)对于多种物质参加的反应的情况分析，如某反应可写为A(g)＋3B(g)2C(g)＋D(g)，增大A的浓度，B的转化率一定，而A的转化率一般是．(2)对于分解反应来说．要视反应前后物质的计量数而定．如对2HI(g)H2(g)＋I2(g)，不论如何改变HI的浓度，HI的转化率都不变，而对2NH3N2＋3H2，增加氨气的浓度时，氨气的转化率减小．(一)巩固类1．从化学反应速率和化学平衡两方面考虑，合成氨应采用的条件是( ) A．低温、高压、催化剂B．低温、低压、催化剂C．高温、高压、催化剂D．适当温度、高压、催化剂2．在合成氨时，可以提高H2转化率的措施是( )A．延长反应时间B．充入过量H2C．充入过量N2 D．升高温度3．工业合成氨除了用高压和催化剂外，还选用适当的高温(500℃)，其理由是( )A．提高NH3的产率B．提高N2的转化率C ．500℃时反应速率最快D ．保证适当的反应速度和让催化剂发挥最好效用4．工业上用氢气和氮气合成氨，氢气的主要来源是( )A ．水和燃料B ．电解水C ．锌和稀H 2SO 4D ．液化空气5．有关催化剂的性质作用的说法中，正确的是( )A ．合成氨反应若不使用催化剂，该反应就不能进行B ．反应前后催化剂的质量不改变，但化学性质要改变C ．催化剂能缩短到达平衡所用的时间，但催化剂损耗量较大D ．催化剂可以同样倍数改变正、逆反应速率6．合成氨中使用铁触媒的作用是( )A ．降低反应温度B ．提高氨气的纯度C ．加快氢气和氮气的反应速率D ．提高平衡时氨的浓度7．有关合成氨工业的说法，正确的是( )A ．从合成塔出来的混合气体，其中NH 3只占15％，所以生产氨的工厂的效率都很低B ．由于氨易液化，N 2、H 2是循环使用，所以总体来说氨的产率很高C ．合成氨工业的反应温度控制在500℃左右，目的是使化学平衡向正反应方向移动D ．合成氨厂采用的压强是2×107 Pa ～5×107 Pa ，因为该压强下铁触媒的活性最大循环使用，总体来说氨的产率还是很高的．8．合成氨所需的氢气可由煤与水反应制得，其中CO ＋H 2O(g) CO 2＋H 2(正反应放热)，欲提高CO 转化率可采用的方法是( )①降低温度②增大压强③使用催化剂④增大CO 的浓度⑤增大水蒸气浓度A ．①②③B ．④⑤C ．①⑤D ．⑤9．合成氨反应，在一定条件下于密闭容器中加入x mol N 2,y mol H 2，达到平衡时，生成z mol NH 3，则N 2的转化率为( )A ．x z 50％ B ．x z 25％ C ．x z25％ D ．x z50％ 10．用N 2、H 2为原料合成氨，从第一次实验室研制到工业化生产经历了一百多年，由于_______________等理论的发展和_____________等工业技术的改善才得以实现工业化生产．目前，人们正在研究使合成氨反应在较低温度下进行的___________，以及研究化学模拟_____________________等，以进一步提高合成氨的生产能力．11．某容器中加入N 2和H 2，在定条件下，N 2＋3H 22NH 3达到平衡时，N 2、H 2、NH 3的浓度分别是3 mol/L 、4 mol/L 、4 mol/L ．则反应开始时H 2的浓度是( )A ．5 mol/LB ．10 mol/LC ．8 mol/LD ．6.7 mol/L。
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学案7 工业合成氨
班级：姓名：
【学习目标】
1理解如何应用化学反应速率和化学平衡原理，选择合成氨的适宜条件。
2了解应用化学原理选择化工生产条件的思路和方法。
【教学过程】
一合成氨反应的限度
1、写出工业合成氨的反应原理。
试计算此反应在298K下能否自发进行？已知∆H= -92.2kJ∙mol-1 ∆S= -198.2J∙K-1∙ mol-1
[讨论1]合成氨反应有哪四个特点？
a自发性常温下自发进行
b可逆性反应为反应
c体积变化正反应是气体体积的反应
d热量变化正反应是反应
思考：298K时，合成氨的热化学方程式为：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ∆H= -92.2kJ∙mol-1。
在该温度下，取1mol N2和3 molH2放入一密闭的容器中，在催化剂存在时进行反应，测得反应的热量总小于92.2KJ。
其原因时什么？
[讨论2] 根据化学平衡移动的原理，说明要提高（合成氨）平衡混合物中NH3的含量，应该采取哪些方法？然后研究教材P66表2—4—3并比较，结论是否一致？
2、在一定的温度、压强下，反应物氮气、氢气的体积比为时平衡混合物中氨的含量最高。
二、合成氨反应的速率
[讨论3]根据外界条件对化学反应速率的影响，说明要使合成氨的化学反应速率最大，应采取哪些方法？
1、根据合成氨反应的速率v=kC(N2)C1.5(H2)C-1(NH3)可知增大、的浓度，反应速率加快，随着浓度的增大，反应速率将逐渐降低，因此，反应达到一定转化率时，应将从混合气体中分离出去
2、通过分析教材P67表2-4-1可知，要实现合成氨的工业化生产，研究是最有效的途径。
三、合成氨的适宜条件
1、合成氨反应条件的选择原理
工业生产中，必须从和两个角度选择合成氨的条件，既要考虑尽量增大反应物的，充分利用原料，又要选择较快的，提高单位时间的产量，同时还要考虑设备和技术条件。
2、合成氨反应的适宜条件
（1）压强
压强越大越有利于合成氨，但在实际生产中，应根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强，大致分为、和三种类型。
（2）温度
温度越高，越有利于，越不利于，在实际生产中一般控制反应温度在K左右。
思考：工业上使用的合成温度是多高？主要是根据什么因素确定的
（3）催化剂
使用催化剂可以大幅度提高反应速率，合成氨生产一般选择做催化剂。
[小知识] 催化剂中毒：催化剂的催化作用减弱或消失。
（4）浓度
合成氨生产通常采用N2和H2物质的量之比为的投料比，及时将氨气从反应混合物中分离出去。
此外，还应考虑原料的、未转化的合成气的使用、的综合利用等问题。
思考：合成氨工业生产中，为什么采用N2和H2体积比为1 2.8的投料比？
(g)+3H2(g) 2NH3(g)；∆H<0在合成
例题1（2009年上海浦东测试）合成氨的反应为N
氨工业生产中应采取得适宜条件（）
A低温、高压、催化剂B高温、高压
C尽可能的高温、高压D适宜的温度、高压、催化剂
例题2 将V1L的H2和V2L的N2在一定条件下发生反应，达到平衡后，混合气体总体积为V3L （气体体积均在相同条件下测定），则生成NH3的体积是（）。
（A）（V1+V2-V3）L （B）（V1+V2+V3）L
（C）（V1+V2-2V3）L （D）[V3-（V1+V2）]L
例题 3 合成氨反应在不同温度、不同压强（P1>P2）下,达到平衡时,混合物中NH3体积分数w(NH3)随温度变化的曲线应为（）
【巩固练习】
1．工业上合成氨时一般采用500℃左右的温度，其原因是（）⑴适当提高氨的合成速率⑵提高H2的转化率
⑶提高氨的产率⑷催化剂在500℃时活性最大
A．只有⑴B．⑴⑵C．⑵⑶⑷D．⑴⑷
2. 在某温度下，反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)；∆H<0，在密闭容器中达到平衡，下列说法中正确的是（）
A 温度不变，缩小体积，N2的转化率增大
B 温度不变，增大体积，NH3的产率提高
C升高温度，体积增大，有利于平衡向正反应方向移动
D降低温度，体积不变，H2的转化率降低
3．要使反应N
(g)+3H2(g) 2NH3(g)；∆H<0的化学平衡向正向移动且提高氨的产率，
可采取的措施是（）
A 保持体积不变充入惰性气体
B 将氨气从反应体系中分离出来
C通入HCl气体 D 容器体积扩大
(g)+O2(g) 2SO3 (g) △H＜0，其实验数据见表应选用的温度压强是（）
4．已知2SO
A 450 1.01⨯105
B 450 5.05⨯105
C 500 5.05⨯105
D 500 1.01⨯107
(g) N2O4(g)（正反应为放热反应）。
在测定NO2的相
5．二氧化氮存在下列平衡：2NO
对分子质量时，下列条件中较为适宜的是（）
A、温度130℃、压强3.03×105Pa
B、温度25℃、压强1.01×105Pa
C、温度130℃、压强5.05×104Pa
D、温度0℃、压强5.05×104Pa
6．(合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。
对于密闭容器中的反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，673 K，30 MPa下n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如下图所示。
下列叙述正确的是
A.点a的正反应速率比点b的大
B.点c处反应达到平衡
C.点d（t1时刻）和点e（t2时刻）处n（N2）
不一样
D.其他条件不变，773 K下反应至t1时刻，n
（H2）比上图中d点的值大。