鲁科高中化学选修42.4《化学反应条件的优化——工业合成氨》 公开课获奖教案
鲁科版高中化学第二章 《第4节 化学反应条件的优化--工业合成氨》教学设计
第4节化学反应条件的优化－－工业合成氨【学习目标】1.应用化学反应速率和化学平衡原理来选择适宜的化工生产条件的一般原则。
2.了解合成氨生产的主要流程。
3.通过对资料和事实的处理，培养学生的科学抽象思维能力，自学能力。
4.渗透辩证唯物主义观点；关心环境、能源。
【教学策略】授课时数：1课时教学重点：结合反应速率和平衡转化率进行合成氨工业条件的选择。
教学难点：如何根据反应的限度和反应速率综合分析合成氨的条件。
【知识梳理】工业生产中要使经济效益最大化，既要考虑平衡转化率，使原料利用率较高，又要考虑反应速率，使反应进行的较快，合成氨工业是充分利用上述原理进行的工业化生产。
一、合成氨反应的限度【分析·研讨】合成NH3反应的热化学方程式为：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH(298K)＝－92.2kJ·mol－1ΔS＝－198.2J·K－1·mol－1试分析，该反应在298K下能否自发进行，利用化学平衡移动的知识，分析有利于NH3合成的条件。
1、反应的方向根根合成NH3反应的焓变和熵变可进行计算：ΔH－TΔS＝kJ·mol－1 0可知，反应能自发进行。
2、反应的限度（1）合成氨反应中ΔH＝－92.2kJ·mol－1＜0。
为反应，则温度有利于化学平衡向生成NH3的方向移动。
（2）该反应为气体物质的量减小的反应，压强有利于化学平衡向生成NH3的方向移动。
（3）由方程式中N2、H2反应的物质的量之比为1∶3时能恰好完全反应。
故所配原料气中N2、H2的浓度之比为1∶3时，平衡混合物中NH3的合量较高。
工业合成NH3除需考虑反应的限度，还要考虑反应的速率。
二、合成氨反应的速率1、浓度对合成NH3反应速率的影响合成氨反应的速率与参与反应的物质的浓度的关系式为：v＝K c(N2)c(H2)1.5c(NH3)－1由该关系式知，合成氨反应的速率与N2浓度的1次方成正比，与H2浓度的1.5次方成正比，与NH3浓度的1次方成反比。
最新鲁科版选修四《化学反应条件的优化——工业合成氨》教案1
最新鲁科版选修四《化学反应条件的优化——工业合成氨》教案1——工业合成氨》教案1 化学反应条件的优化--工业合成氨教材分析本节教材体现了化学反应速率和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,也可进一步加深学生对所学理论的理解。
教材分为两部分：第一部分主要是通过讨论引导学生运用化学反应速率和化学平衡原理等知识,并考虑合成氨生产中动力、设备、材料等的实际情况,合理地选择合成氨的生产条件。
第二部分是拓宽思路方面的内容,主要是探讨合成氨的发展前景。
在第一部分内容中,教材针对合成氨的反应是一个放热的、气体总体积缩小的可逆反应,首先要求学生利用已学过的知识,讨论为使合成氨的化学反应速率增大所应采取的方法。
在此基础上,又据实验数据讨论为提高平衡混合物中的含量所应采取的方法。
在两个讨论的基础上,教材又结合合成氨生产中动力、材料、设备、催化剂的活性等实际情况,较具体地分析了合成氨时压强、温度、催化剂等的选择情况。
此外,还结合合成氨生产过程示意图,简单提及浓度等条件对合成氨生产的影响,以及原料的循环使用等问题,以使学生理解合成氨条件的选择应以提高综合经济效益为目的。
第二部分教学在第一部分的基础上讨论合成氨的发展前景,拓宽学生的思路,主要目的不在于知识本身,而更多地应侧重于培养学生的创新精神和训练科学方法。
教学建议第一部分“合成氨条件的选择”的教学：1．提出问题：针对合成氨的反应,首先需要研究如何在单位时间里提高的产量,这是一个化学反应速率问题。
2．复习提问：浓度、压强、温度、催化剂对化学反应速率影响的结果。
3．组织讨论：①为使合成氨的反应速率增大,应采取的方法。
②合成氨反应是可逆反应,在实际生产中,仅仅考虑单位时间里的产量问题（化学反应的含量问题（化学速率问题）还不行,还需要考虑如何最大限度地提高平衡混合物中平衡的移动问题）。
③针对合成氨的反应是一个放热的、气体总体积缩小的可逆反应,要求学生利用已学的含量所应采取的方法。
鲁科版高中化学选修四2.4《化学反应条件的优化——工业合成氨》 省一等奖教案
2.4《化学反应条件的优化---工业合成氨》【教材分析】普通高中课程标准实验教科书化学反应原理（鲁科版）第2章第4节“化学反应条件的优化——工业合成氨”的内容是前三节“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，是重要的化学工业之一；同时氮气、氢气合成氨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。
【学情分析】学生在前面的学习中，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。
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。
他们正处于生理的高速发展期，认识能力和知识水平都达到了较高的层次，他们正经历着从习惯于感性思维、形象思维向更加关注理性思维、抽象思维的转轨期，所以在教学中注意引导学生分析、讨论，使他们的认识过程从直观的体验和想象上升到理性的思维阶段。
【设计思想】根据本节内容，先让学生就合成氨反应的热力学、动力学问题分别进行讨论，再综合考虑工业生产中的各种因素，对合成氨反应的适宜条件进行选择。
将本节的教学过程分为三个环节：①分别利用学过的化学平衡和化学反应速率理论讨论合成氨的适宜条件；②综合考虑合成氨生产中动力、设备、材料、生产效率等因素，寻找工业合成氨的优化生产条件；③展望合成氨的发展前景，拓宽学生的视野。
在讨论时注意问题设置的难度，利用平衡移动原理对反应转化率的探讨只局限在定性分析的水平上，而对于化学反应速率的研究则从半定量的角度进行。
【教学目标】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。
鲁科版高中化学选修4全册教案第2章 第4节
时有利于提高氨在平衡混合物中的含量。
2．从加快化学反应速率角度看，采用的条件为时
有利于提高氨在单位时间内的产量。
3．选择合成氨的条件时，既不能片面追求，也不能只追求，而应该寻找的反应条件，此外还要考虑、、等问题，目前合成氨的条件一般为。
A.①②③B.④⑤C.①⑤D.⑤
4．已建立化学平衡的某可逆反应，当条件改变使化学平衡向正反应方向移动时，下列叙述正确的是
①生成物的质量分数一定增大;②生成物产量一定增加;③反应物的转化率一定增大;④反应物的浓度一定降低;⑤正反应速率一定大于逆反应速率;⑥一定使用了催化剂。
A.①②③B.③④⑤C.②⑤⑥D.④⑥
(1)应选用的温度是，其理由是
。
(2)应选用的压强是，其理由是
。
课后
反馈
C(拓展)5．已知2SO2（g）＋O2 2SO3（g）为放热反应，SO2在不同温度和不同压强下实验数据如下：
压强
温度
不同条件下SO2的转化率
10MPa
50MPa
100 MPa
500 Pa
1000 MPa
450℃
97.5
98.9
99.2
99.6
99.7
550℃
85.6
92.9
94.9
97.7
98.3
参考以上数据,在工业生产中：
B.500℃时NH3的平衡浓度最大
C.500℃时N2的转化率最高
D.500℃时催化剂能发挥最大效力
2．合成氨时，既要使合成氨的产率增大，又使反应速率增快，可采取的办法是（）
高二化学《化学反应原理》 2.4《化学反应条件的优化——工业合成氨》教案 鲁科版选修42
〔第四课时〕[题1]在体积可变的密闭容器中，反应mA(g)＋nB(s)pC(g)达到平衡后，压缩容器的体积，发现A的转化率随之降低。
以下说法中，正确的选项是〔C〕A.(m＋n)必定小于pB.(m＋n)必定大于pC.m必定小于pD.m必定大于p[解析]压缩容器的体积，A的转化率降低，说明压强增大时平衡向逆反应方向移动，逆反应是气体体积〔气体系数〕缩小的反应，即m<p。
[题２]有效碰撞是指〔CD〕A.反应物分子间的碰撞B.反应物活化分子间的碰撞C.能发生化学反应的碰撞D.反应物活化分子间有合适取向的碰撞[解析]反应物分子间的碰撞是随时可以发生的，但是只有反应物活化分子之间的碰撞才可能发生化学反应，而能发生化学反应的碰撞就是有效碰撞，这也正是活化分子中有合适取向的碰撞。
[题３]可逆反应2NO22NO＋O2在密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是〔B〕①单位时间内生成n mol O2，同时生成2n mol NO②单位时间内生成n mol O2，同时生成2n mol NO2③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为２：２：１的状态④混合气体的颜色不再改变的状态⑤混合气体的密度不再改变的状态⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A.①③⑤B.②④⑥C.②③④D.③④⑤[解析]化学平衡状态的本质特征是正、逆反应速率相等。
①中当生成n mol O2时，必然同时生成2n mol NO。
在任何时刻均是这样。
因为两者生成物，且物质的量之比为n(O2)：n(NO)＝１：２，所以不是平衡状态的标志；②中单位时间内生成n mol O2时，由方程式可知必然消耗2n mol NO2，这样单位时间内NO2的消耗量和生成量相等，达到平衡状态；③中主要是针对正反应或逆反应，在任何时刻都有这个比值关系；④中，混合气中只有NO2有颜色，呈红棕色，当混合气体的颜色不再改变时，表示NO2的浓度不再改变，说明达到平衡状态；⑤混合气体的密度等于混合气体的质量除以混合气体的体积。
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。
高中化学鲁科版选修四教案：2.4 化学反应条件的优化——工业合成氨
（2）反应达平衡时，混合气体的体积为716.8L（标准状况下），其中NH3的含量（体积分数）为25%。计算平衡时NH3的物质的量。
（3）原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比（写出最简整数比，下同），n（始）∶n（平）=。
4学生分析合成氨反应有哪些特点？
5.“假设聘你为某合成氨工厂的技术顾问，你将为提高生产效益提供那些参考意见？”（从加快合成氨反应速率和反应限度两个方面考虑）。
填写下列表格。
合成氨反应条件的选择
外界条件
从氨气生成的快角度（即从化学反应速率角度）分析
使氨气生成得多的角度（即从
化学平衡的角度）分析
压强
温度
惠阳中山中学课时教案
高三化学备课组主备人：龚永忠2015.12.2
教学内容
化学反应条件的优化——工业合成氨
课题
化学反应条件的优化——工业合成氨
教
学
目
标
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；
B．高压比低压条件更有利于合成氨的反应
C．500℃左右比室温更有利于合成氨的反应
D．合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率
2．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
习
1.利用平衡移动的知识分析什么条件有利于氨的产量？
《化学反应条件的优化——工业合成氨》教案(鲁科版)
第四节化学反应条件的优化——工业合成氨预设教学设计高一化学组许志民第四节化学反应条件的优化——工业合成氨【课程分析】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，是重要的化学工业之一；同时，氨气、氢气合成氨反应也是一个学生熟悉的、典型的平衡体系。
本节以此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，从而体会化学热力学理论和化学动力学理论对生产实践的指导作用。
【学情分析】学生在化学必修课中，通过“化学反应的快慢和限度”的学习，已经了解了化学反应速率的相关知识并建立了化学平衡的概念。
在本课题学习中，面对合成氨的实际生产问题，通过对合成氨最佳条件的探究，进一步理解化学反应速率和化学平衡移动原理是选择合成氨生产条件的主要依据，同时也提供给学生一条综合运用化学原理和其他生产因素分析和解决实际问题的途径，使他们已有的知识得到拓展和应用，并体会到化学理论对生产实践的指导作用。
【设计思路】在内容编排上，先让学生就合成氨反应的热力学、动力学问题分别进行讨论，再综合考虑工业生产实际中的各种因素，对合成氨反应的适宜条件进行选择。
【学习目标】1、了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.【教学流程】一、创设情境1914年，第一次世界大战一开始，英国就从海上封锁德国从智利进口硝石。
于是人们预言，德国得不到硝石，农田将缺乏肥料，炸药工厂也将停产，那么德国最迟在1915年或1916年便要自动投降，可是1916年过去了，德国还在顽强的战斗，农田照样一派浓绿，前线的炮火反而更加猛烈。
原来……德国以哈伯为首的一批化学家克服了当时的世界化学难题——以廉价的空气、水和煤炭合成了重要的化工原料——氨气。
设计意图：引入新课，激发学生学习本节课的兴趣。
二、分析:合成氨的反应特点N 2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H＜01．在298K下合成氨反应能自发进行2．可逆反应3．正反应为放热反应4．正反应为气体体积减小的反应设计意图：为学生自主学习外界条件对合成氨反应的影响提供帮助。
鲁科版化学选修4《化学反应条件的优化——工业合成氨》word教案
第2章第4节(45分钟100分)(本栏目内容，在学生用书中以活页形式分册装订！)一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)1．合成氨反应的特点是()①可逆②不可逆③正反应放热④正反应吸热⑤正反应气体总体积增大⑥正反应气体总体积缩小A．①③⑤B．②④⑥C．①③⑥D．④⑤⑥答案： C2．合成氨工业上采用了循环操作，主要原因是()A．加快反应速率B．提高NH3的平衡浓度C．降低NH3的沸点D．提高N2和H2的利用率解析：合成氨是可逆反应，在中压工艺条件下合成氨厂出口气中的氨含量一般为13%～14%，循环使用可提高N2和H2的利用率。
答案： D3．(2010·上海高考)1913年德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法，从而大大满足了当时日益增长的人口对粮食的需求。
下列是哈伯法的流程图，其中为提高原料转化率而采取的措施是()A．①②③B．②④⑤C．①③⑤D．②③④解析：合成氨反应为N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)ΔH<0，加压、降温、减小NH3的浓度均有利于平衡向正反应方向移动，②、④正确；将原料气循环利用也可提高原料的转化率，⑤正确。
答案： B4．下列有关合成氨工业的说法中，正确的是()A．从合成塔出来的混合气体，其中氨气只占13%～14%，所以生产氨的工厂效率都很低B ．由于氨易液化，N 2(g)、H 2(g)是循环使用的，总体来讲氨的产率比较高C ．合成氨反应温度控制在500 ℃左右，目的是使化学平衡向正反应方向移动D ．合成氨采用的压强是2×107～5×107Pa ，因为该压强下铁触媒的活性最大 解析： 虽然从合成塔出来的混合气体中氨气只占13%～14%，但由于氮气、氢气是循环使用的，总体来讲氨的产率比较高；合成氨是放热反应，选择高温不利于氨气的合成，选择500 ℃左右的温度在于提高化学反应速率和增大催化剂的活性；催化剂的活性取决于温度的大小，而不是取决于压强的高低。
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。
鲁科版高中化学选修4-2.4《化学反应条件的优化——工业合成氨》学案1
第二章化学反应的方向、限度与速率第四节化学反应的优化——工业合成氨一、合成氨反应的限度[交流研讨]见课本65页。
【结论】合成氨反应是在298k时（填“能、不能”）自发进行的热反应，同时也是气体的物质的量（填“增大、减小”）的熵（填“增、减”）反应。
因此，温度、压强将有利于化学平衡向生成氨的方向移动。
研究发现：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[交流研讨]见课本66页。
影响合成氨反应速率的主要因素有：（1）在反应过程中，随着氨的浓度的__________，反应速率会逐渐________，因此为了保持足够高的反应速率应适时将_________从混合气体中分离出来。
（2）使用________可以使合成氨的反应速率提高上万亿倍。
（3）温度越高，反应速率越________。
三、合成氨的适宜条件[交流研讨]见课本67页。
在合成氨生产中，达到高转化率与高反应速率所需条件有时是矛盾的。
因此选择条件时应该寻找以的反应速率获得适当的的反应条件。
此外，还应该考虑原料的价格、未转化的合成气的使用、的综合利用等问题。
目前，合成氨生产一般选择做催化剂；控制反应温度在左右；根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择，大致分为低压（1×107Pa）、中压（2×107Pa~3×107Pa），和高压（8.5×107Pa~1×108Pa）三种类型。
通常采用氮气与氢气物质的量之比为的投料比。
【迁移应用】课本70页第二题。
【课堂练习】1.可逆反应N2+3H22NH3△H＜0，达到平衡后，为了使氢气的转化率增大，下列选项中采用的三种方法都正确的是（）A.升高温度、降低压强、增加氮气B.降低温度、增大压强、加入催化剂C.升高温度、增大压强、增加氮气D.降低温度、增大压强、分离出部分氨气2、合成氨所需的H2可由煤和水蒸气反应而制得，其中一步的反应为：CO(g)+H2O（g）CO2(g)+H2(g)（正反应放热），下列措施中，能提高CO转化率的是（）A. 增大压强B. 降低温度C. 增大水蒸气浓度D. 增大CO浓度【课后作业】1.在合成氨工业中，为增加氨的日产量，下列变化过程中不能使平衡向右移动的是（）A. 不断将氨分离出来B. 使用催化剂C. 采用5000C左右的温度D. 采用2×107～5×107Pa的压强2.下列事实能用化学平衡移动原理解释的是( )A. 使用铁触媒有利于氨的合成B. 高压比常压条件更有利于合成氨的反应C. 500℃左右比室温更有利于合成氨的反应D. 合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率3.已知2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H＜0。
鲁科版化学选修4第二章第4节 化学反应条件的优化教案.(DOC)
第4节化学反应条件的优化——工业合成氨知识与技能：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控制在工业生产中的重要作用。
过程与方法：在化学反应的方向、限度、速率等理论为指导的基础上带领学生选择适宜的反应条件，引导学生考虑合成氨生产中动力、设备、材料生产效率等因素，寻找工业合成氨生产的最佳条件。
情感态度与价值观：认识化学反应原理在工业生产中的重要作用，提升学生对化学反应的价值的认识，从而赞赏化学科学对个人生活和社会发展的贡献。
教学重难点：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。
课型：新课课时安排：１课时教学过程：【提问】影响化学反应速率和化学平衡的重要因素有哪些？【学生】回答【注意】催化剂只能改变化学反应速率，不能改变化学平衡状态。
【教师】今天这节课我们就看看如何利用化学反应的有关知识将一个化学反应实现工业化，我们以工业合成氨为例。
首先我们看看合成氨的有关背景。
【投影】展示弗里茨·哈伯的图像【投影】弗里茨·哈伯与合成氨合成氨从第一次实验室研制到工业化投产经历了约150年的时间。
德国科学家哈伯在10年的时间内进行了无数次的探索，单是寻找高效稳定的催化剂，2年间他们就进行了多达6500次试验，测试了2500种不同的配方，最后选定了一种合适的催化剂，使合成氨的设想在1913年成为工业现实。
鉴于合成氨工业的实现，瑞典皇家科学院于1918年向哈伯颁发了诺贝尔化学奖。
【投影并讲解】【交流·研讨】P65合成氨反应是一个可逆反应: N 2(g)+3H 2(g)2NH 3(g)已知298K 时: △H= -92.2KJ·mol —1 ， △S = -198.2J·K —1·mol —1 请根据正反应的焓变和熵变分析298K 下合成氨反应能否自发进行？ 298K 下合成氨反应的平衡常数K 为4.1×106（mol·L —1)—2 【学生】假设△H 和△S 不随温度变化，算得T<465.2K 。
高中化学鲁科版选修四备课资源24化学反应条件的优化——工业合成氨
教学建议
一、重难点分析
重点: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。
难点: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。
二、教学过程设计
参考资料
催化剂中毒
催化剂的催化能力一般称为催化活性。
有人认为,由于催化剂在反应前后的化学性质和质量不变,一旦制成一批催化剂之后,便可以永远使用下去。
实际上许多催化剂在使用过程中,其活性从小到大,逐渐达到正常水平,这就是催化剂的成熟期。
接着,催化剂活性在一段时间里保持稳定,然后再下降,一直到衰老而不能再使用。
活性保持稳定的时间即为催化剂的寿命,其长短因催化剂的制备方法和使用条件而异。
催化剂在稳定活性期间,往往因接触少量的杂质而使活性明显下降甚至被破坏,这种现象称为催化剂中毒。
一般认为是由于催化剂表面的活性中心被杂质占据而引起中毒。
中毒分为暂时性中毒和永久性中毒两种。
例如,对于合成氨反应中的铁催化剂,氧气、一氧化碳、二氧化碳和水蒸气等都能使其中毒;但利用纯净的氢、氮混合气体通过中毒的催化剂时,催化剂的活性又能恢复,因此这种中毒是暂时性中毒。
相反,含P、S、As的化合物则可使铁催化剂永久性中毒。
催化剂中毒后,往往完全失去活性,这时即使再用纯净的氮、氢混合气体处理,活性也很难恢复。
催化剂中毒会严重影响生产的正常进行。
工业上为了防止催化剂中毒,要把反应物原料加以净化,除去会使催化剂中毒的物质,这样就要增加设备,提高成本。
因此,研制具有较强抗毒能力的新型催化剂,是一个重要的课题。
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2.4《化学反应条件的优化---工业合成氨》
【教材分析】普通高中课程标准实验教科书化学反应原理（鲁科版）第2章第4节“化学反应条件的优化——工业合成氨”的内容是前三节“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，是重要的化学工业之一；同时氮气、氢气合成氨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。
【学情分析】学生在前面的学习中，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。
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。
他们正处于生理的高速发展期，认识能力和知识水平都达到了较高的层次，他们正经历着从习惯于感性思维、形象思维向更加关注理性思维、抽象思维的转轨期，所以在教学中注意引导学生分析、讨论，使他们的认识过程从直观的体验和想象上升到理性的思维阶段。
【设计思想】根据本节内容，先让学生就合成氨反应的热力学、动力学问题分别进行讨论，再综合考虑工业生产中的各种因素，对合成氨反应的适宜条件进行选择。
将本节的教学过程分为三个环节：①分别利用学过的化学平衡和化学反应速率理论讨论合成氨的适宜条件；②综合考虑合成氨生产中动力、设备、材料、生产效率等因素，寻找工业合成氨的优化生产条件；③展望合成氨的发展前景，拓宽学生的视野。
在讨论时注意问题设置的难度，利用平衡移动原理对反应转化率的探讨只局限在定性分析的水平上，而对于化学反应速率的研究则从半定量的角度进行。
【教学目标】
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。
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能力，培养理论联系实际的能力；
2．在运用理论解决问题的过程中，进一步加深对所学理论的理解，提高实际应用能力；
3．通过讨论、交流发现问题和解决问题，体验合作学习的过程和乐趣。
情感态度与价值观：
1．初步形成从多方面综合思考问题的意识；
2．认识化学反应原理在工业生产中的重要作用，提升学生对化学反应的价值的认识，从而赞赏化学科学对个人生活和社会发展的贡献。
【教学重点和难点】
重点：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。
难点：如何引导学生应用化学反应原理选择化工生产条件的思路和和方法。
[教学过程]
分析:合成氨的反应特点
N2+3H22NH3 正反应为放热反应正反应为气体体积减小的反应
请根据正反应的焓变和熵变分析在298K下合成氨反应能否自发进行能自发进行[联想质疑] 利用氮、氢为原料合成氨的工业化生产曾是一个较难的课题，从第一次实验室研制到工业化投产，经历了约130年的时间。
化学反应N2(g) + 3H2(g)
2NH3(g)看起来十分简单，为什么合成氨的工业化生产会经历如此漫长的发展过程？（倾听、思考）
合成氨工厂为什么需要那么庞大而复杂的生产设备和特殊的生产条件？（创设问题情境）
[投影] 合成氨的车间外貌和生产设备图。
（浏览图片）
[板书] 第四节化学反应条件的优化——工业合成氨
一、自主获取信息
(一)合成氨的反应限度
请同学们根据合成氨反应的特点,利用影响化学平衡移动的因素,分析什么条件有利于氨生成。
（降低温度、增大压强有利于化学平衡向生成氨的方向移动；N2与H2的体积比为1：3时，平衡混合物中氨的含量最高）
交流·研讨参阅65页
合成氨反应是一个可逆反应：N2(g) +3H2(g) 2NH3(g)。
已知298 K时：△H==一92．2 kJ·mol-1△S=一198．2 J·K一1·mol一1
(提示：合成氨反应的特点：①可逆反应；②熵减小的反应；③正反应气态物质系数减小；④正反应是放热反应。
)
1．请你根据正反应的焓变和熵变分析298 K下合成氨反应能否自发进行。
2．请你利用化学平衡移动的知识分析什么条件有利于氨的合成。
[结论]
高温,低压有利于化学平衡正向移动,N2,H2浓度比为1:3有利于化学平衡正向移动.
(二)合成氨反应的速率------阅读66页交流研讨
[交流·研讨]
1、结合影响反应速率的因素,思考什么条件能使氨生成的快
答：升高温度增大压强增大反应物浓度使用催化剂
2、实验表明,在特定条件下,合成氨反应的速率与反应的物质的浓度的关系为答：ν =κC(N2)C1.5(H2)C-1(NH3)
3、请你根据关系式分析:各物质的浓度对反应速率有哪些影响可以采取哪些措施来提高反应速率
答：增大N2、H2浓度、将氨及时从混合气中分离出去
二、合成氨的适宜条件
[交流·研讨]
1．根据合成氨反应的特点，应分别采取什么措施提高反应的平衡转化率和反应速率?请将你的建议填入下表。
2．请你尝试为合成氨选择适宜条件。
3．在确定合成氨的适宜条件的过程中，你遇到了哪些困难?你是怎样解决的? 4．为了提高合成氨生产的能力，你认为还可以在哪些方面做进一步改进?
催化剂对合成氨反应速率的影响
三、信息整合-----合成氨的适宜条件的选择
据合成氨反应的特点应分别采取什么措施提高反应的平衡转化率和反应速率讨论:
1、既然增大压强既可提高反应速率,又可提高氨的产量,那么在合成氨工业中压强
是否越大越好?
2、既然降低温度有利于平衡向生成氨的方向移动,那么生产中是否温度越低越好?
3、在合成氨工业中要使用催化剂,既然催化剂对化学平衡的移动没有影响,为什么还要使用呢
总结：合成氨适宜条件
催化剂------铁
温度-------700K左右
根据设备动力选择压强-----1×107~ 1×108Pa
N2, H2投料比--------1:2.8
及时分离----氨气
[课堂小结]
[课后作业]
【教学小结与反思】
1．新课程理念倡导学生能够从问题和任务出发，积极主动地通过交流研讨等活动，以获取知识和技能、发展能力、培养情感体验为目的的学习方式，本课例是以此为指导思想展开的。
2．本节课的重点是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，教学主旨是使学生了解应用化学反应原理选择化工生产条件的思路和方法，初步形成从多方面综合思考问题的意识。
3．在教学过程中，充分利用教材中提供的“交流·研讨”组织学生展开讨论，引导学生将所学的理论知识与合成氨工业的实际问题相联系，做到学以致用。