高二【化学(鲁科版)16】化学反应条件的优化 - 工业合成氨-教学设计
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。
鲁科版高中化学《化学反应条件的优化——工业合成氨》精品教案
第4节化学反应条件的优化————工业合成氨【教学目标】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。
【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。
【课前预习区】假如你是合成氨工厂的厂长,根据所学知识,讨论如何加快合成氨反应的速率?若要提高合成氨的产量,还应该考虑什么?【课堂互动区】【交流·研讨1】分析合成氨反应的特点:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)已知298K时: △H= -92.2KJ·mol—1,△S = -198.2J·K—1·mol—1【结论】:一、合成氨反应特点(1)__ ___反应(2)正反应为__ ___反应(3)正反应为气体体积___ 的反应(4)常温下(298K)为___ __(“可以”“不可以”)自发的反应【问题】分析工业生产主要考虑哪些问题?另外还要考虑生产中的消耗能源、原料来源、设备条件、环境保护等因素。
【温故知新】影响化学反应速率和化学平衡的重要因素有哪些?(表一)【学以致用】(表二)工业合成氨适宜条件的选择【交流·研讨2】(表三)【数据支持】催化剂对合成氨反应速率的影响【思考.自学.解决】1实验研究表明,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: ν =κC(N2)C1. 5(H2)C—1(NH3) ,阅读课本第68页,分析下列问题,完善下表(1)各物质的浓度对反应速率有哪些影响?(2)增大哪种反应物的浓度对反应速率影响更大一些?氨为什么要及时分离?(3)氮气和氢气投料比为什么是 1:2.8 ?(4)氮气氢气为什么循环使用?【结论】(表四)二、合成氨的适宜条件的选择条件工业合成氨的适宜条件压强温度催化剂浓度【小结·反思】工业上利用某可逆反应生产产品:1、一般要使用催化剂:这样可以大大加快化学反应速率,提高生产效率,也提高了经济效益;2、选择合适的温度:该温度是催化剂活性最大的温度;3、选择合适的压强:既要考虑化学反应速率和化学平衡,还要考虑动力、材料、设备等。
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。
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。
《化学反应条件的优化——工业合成氨》教案3
化学反应条件的优化工业合成氨》教案教学目标知识目标:1. 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。
2. 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。
能力目标:1. 教学时应以化学反应速率和化学平衡原理为主线,以合成氨知识为中心,结合工业生产的实际情况,将知识串联、拓展、延伸,培养学生的归纳思维能力。
2. 在运用理论的过程中,可以进一步加深学生对所学理论的理解和提高知识的实际应用能力。
情感目标:1. 通过了解合成氨的全过程,可以激发学生爱科学、探索科学的热情。
2. 通过合成氨前景的展望,激发学生学习兴趣,使学生体会化学学科中逻辑结构严谨深刻的科学美。
教学过程[引入]自1784年发现氨气以后,人们一直在研究如何利用化学方法由2和H2合成NH3,但直到1913年才建成了大型合成氨厂。
为什么合成氨的工业化生产会经历如此漫长的发展过程呢?今天我们来学习工业合成氨生产条件的选择。
[提问]1. 在化学必修2 中我们已经学习了工业合成氨的反应原理,是什么呢?答:原理:N2 + 3H2? 2NH3 (正反应为放热反应)2. 合成氨反应的特点?答:反应特点:①可逆反应②正反应气体体积缩小③正反应是放热反应3. 选择生产条件的目的是什么?答:尽可能加快反应速率和提高产物产率4. 选择生产条件的依据是什么?答:外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响[课堂习题]教师讲解1压强。
增大压强,有利于氨的合成,但在实际市产中,压强不可能无限制的增大,因为压强越大,需要的动力越大,对材料的强度和设备的制造要求也越高,势必增大生产成本,降低综合经济效益。
因此,受动力、材料、设备等条件的限制,目前我国合成氨厂一般采用的压强为低压(1xi07pa),中压(2 xio7pa—3 xi07Pa),高压(8.5 107Pa—1 xi08Pa)三种类型。
2•温度。
合成氨为放热反应,低温有利于氨的生成。
但是温度越低,反应速率就慢,到达平衡所需要的时间越长,因而单位时间内产量低,这在工业生产中是很不经济的。
高中化学_第4节 化学反应条件的优化——工业合成氨教学设计学情分析教材分析课后反思
教学设计第 4 节 化学反应条件的优化——工业合成氨1.知道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.初步学会应用化学原理选择化工生产条的思想和方法。
(难点)3.形成用辩证唯物主义观点(对立统一 的观点)看待物质 、看待世界的习惯 。
重点: 知道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。
难点:初步学会应用化学原理选择化工生产条的思想和方法。
自主学习 合作交流 多媒体教师活动 学生活动【复习回顾】我们前面学习了化学 反应方向和限度,化学反应速率的 知识,首先对前三节的知识进行简 单复习提名让学生回答 ,并点评 指导把复习回顾内容用于分析合 成氨反应指导学生阅读学习目标 图片导入氮肥 , 引入合成氨 阅读一篇小文章,引入氨从发现到 工业化生产为什么耗时那么长? 拓宽思路【板书】化学反应条件的优化 ——工业合成氨【 引导】氨从发现到工业化生产为 耗时那么长是因为要综合考虑的 问题比较多引出目的: 多、快、好、省口述填写表格 观看本节学习目标 阅读文章学生回答:化学反应限度、速率、能耗、环 保…… 学生听讲重点难点教学方法 教学用具 教学过 程 复习回顾导入新知 新 课 引 入设计意图学习目标判断合成氨反应能否自发进行合成氨反应的限度合成氨反应是一个可逆反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)已知298K 时,△H=-92.2kJ ·m ol-1△S=-198.2J · K-1· mol- 1 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。
从焓变角度考虑容易自发进行,但从熵变角度考虑又出现矛盾?如何考虑呢?【板书】合成氨反应的方向△H-T△S<0 能自发进行引导学生从多开始探讨反应条件【活动探究】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,理论分析什么条件有利于氨的合成?【板书】一、合成氨反应的限度【点拨】给与数据资料支持,如图2-4-3 所示,在不同反应温度、压强下反应达平衡时,平衡混合物中氨含量的测定结果与上述理论分析结果一致。
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。
《化学反应条件的优化-工业合成氨》教学设计
《工业合成氨》教学设计高二化学李琳2011/10/11【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。
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。
【设计思路】新课程理念倡导学生能够从问题和任务出发,积极主动地通过自主学习、交流研讨、合作探究等活动,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。
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。
1、通过自主学习,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交流研讨,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3达标练习,学以致用了解化学理论在实际生产中的应用。
在本节课的各教学环节中,力争做到(1)联系生活实际,合理创设情境,激发学生学习兴趣;(2)强化学生主体地位,引导学生积极参与;(3)采用自主、合作、探究的方式,并对学生进行全方位、多角度的启发和指导,让学生真正成为学习的主人。
根据诱思探究理论,结合学生已有的知识储备和学习内容的特点,本节课设计主要分为三个认知层次:一、创设情境,激发兴趣从化学反应N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)看起来十分简单而氮、氢为原料合成氨从第一次实验室研制到工业化投产,经历了约130年漫长的发展过程入手,然后[投影] 合成氨的车间外貌和生产设备图提出质疑: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?让学生心中产生疑问,从而激发学生的学习兴趣。
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。
化学反应条件的优化——工业合成氨 教学设计-鲁科版(2019)高中化学选择性必修1
化学反应条件的优化——工业合成氨【教学目标】1.知识与技能:通过合成氨反应的理论分析,掌握反洗问题的基本方法2.过程与方法:通过对合成氨反应条件的基本筛选,体会条件选择的过程以及改进过程的艰辛历程3.情感态度与价值观:通过对温度筛选过程中的矛盾分析,产生认知冲突,并领悟粮食生产对国家安全和人民生活的重要作用。
【核心素养目标】1. 语言建构与运用: 通过对分析氮的固定的反应的选择,形成应用反应进行的方向和限度的角度认识反应的可行性。
2. 思维发展与提升: 理论分析合成氨条件的选择促使学生从原理的角度深入思考选择条件的原因。
3. 审美鉴赏与创造: 通过对反应条件的选择与优化的讨论,促使学生形成从限度、速率等多角度综合调控化学反应的基本思路。
形成能够大致选择反应条件的基本思路。
4. 文化传承与理解:在学习过程中,领悟粮食生产安全对全国全人民,全中国发展的重要作用。
【教学重难点】合成氨生产条件的筛选和判断 【教学方法】多媒体、课件、学生实验探究 【课时安排】 1课时【教学设计】教师:阅读资料,1898年英国物理徐诶啊克鲁克斯发出“向空气要氮肥”的号召。
提出驱动性问题:如何设计出反应?理由是什么?学生活动:调用氧化还原反应的知识储备,以小组为单位思考、交流实现这一变化的可能的化学反应,并说出自己的设计依据:教师:这两个反应是人工固氮的初步反应,也是最重要的反应。
问题组一:1. 你如何选择反应?2. 你选择的依据是什么?N 2 + 3H 2 ⇌2NH 3 N 2 + O 2 → 2NO3.你还需要哪些资料数据?给出资料:∆H-T∆S=-33.1kJ/mol<0,即合成氨反应是正向自发进行的反应。
∆H-T∆S=86.554kJ/mol>0,即一氧化氮的合成反应是正向非自发进行的。
再根据最后一行的数据得出25°C合成氨的平衡常数较大,得出合成氨反应可行的结论。
通过分析。
讨论形成选择反应的角度。
高二化学反应原理教学设计1:2.4 化学反应条件的优化——工业合成氨 教案
第4节化学反应条件的优化——工业合成氨【教学目标】知识与技能1.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。
2.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。
过程与方法1.教学时应以化学反应速率和化学平衡原理为主线,以合成氨知识为中心,结合工业生产的实际情况,将知识串联、拓展、延伸,培养学生的归纳思维能力。
2.在运用理论的过程中,可以进一步加深学生对所学理论的理解和提高知识的实际应用能力。
情感态度与价值观1.通过了解合成氨的全过程,可以激发学生爱科学、探索科学的热情。
2.通过合成氨前景的展望,激发学生学习兴趣,使学生体会化学学科中逻辑结构严谨深刻的科学美。
【教学过程】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三.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。
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教学难点:如何综合反应的限度和反应的速率选择工业生产的适宜条件
教学过程
时间
教学环节
主要师生活动
引入
学习新课
总结归纳
合成氨的发展史
一、合成氨反应的限度
二、合成氨的速率选择工业生产的适宜条件的方法
课程基本信息
课例编号
学科
化学
年级
高二
学期
第一
课题
高二【化学(鲁科版)16】化学反应条件的优化 - 工业合成氨
教科书
书名:化学 选择性必修1 化学反应原理
出版社:山东科技出版社 出版日期:2020年7月
教学人员
姓名
单位
授课教师
指导教师
教学目标
教学目标:通过掌握合成氨反应的限度,合成氨反应的速率及合成氨生产的适宜条件学习如何选择工业生产的适宜条件。