化学与技术 人工固氮技术—合成氨(第1课时)
人教版高中化学教案 选修二 1.2 人工固氮技术-合成氨
课题2 人工固氮技术-------合成氨 教案教学目标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.了解合成氨生产的一般流程和反应原理、反应条件等。
3.介绍合成氨，体现化工生产的过程，体现实验室研究与实际生产之间转化过程。
教学过程：一、氮的固定1、定义：氮的固定是指将游离态的氮转化为化合态氮的方法。
2、方法：氨的固定主要方法有：（1）人工合成氨：化学固氨法。
其条件要求高、成本高、转化率低、效率低。
（2）根瘤菌，生物固氨。
常温常压下进行。
成本低、转化率高、效率高。
3、工业应用： 模拟生物的功能，把生物的功能原理用于化学工业生产，借以改善现有的并创造崭新的化学工艺过程。
二、合成氨的反应原理【实验】分析P11的实验，结合有关物质的物理、化学性质总结试管口处湿润的PH 试纸的变化，推测有关反应。
【师生】1、加热试管中的铁丝绒至红热后注入氢气和氨气的混合气体，可以看到湿润的PH 试纸变蓝色2.用氢气和氨气合成氨的反应式是N 2+3H 2 催化剂高温高压 2NH 3 ，属放热反应。
3、工业上，采用以铁为主的催化剂，在400～500℃和10Mp a ～30 Mp a 的条件下合成氨。
【阅读】P12科学史话，结合已学化学平衡知识分析下面的问题（1）合成氨中，催化剂的主要作用是什么？答案：成千上万倍地加快化学反应速率，缩短达平衡的时间，提高日产量。
（2）合成氨的适宜条件是什么？答案：以铁为主的催化剂，在400～500℃和10Mp a ～30 Mp a 的条件（3）选择适宜生产条件的原则是什么？提示：有较高的反应速率和平衡转化率，能最大限度地提高利润。
（4）合成氨生产时，为什么不采用尽可能高的压强？通常采用10MPa~300MPa 的压强？ 提示：会增大设备的动力要求，增大成本。
（5）合成氨的反应为放热反应，降低温度会使平衡向右移动，但为什么温度要保持在400～500℃左右？答案：合成氨的反应为放热反应，降低温度促使平衡向有移动，有利于 2N 、 2H 转化为 3NH ；但降温必然减缓了反应速率，影响单位时间产率。
高中化学第一单元走进化学工业课题人工固氮技术合成氨教案新人教选修
第一单元 走进化学工业课题二 人工固氮技术——合成氨第1课时教学目标1.利用所学的化学反应速率和化学平衡理论解释合成氨中的相关问题；2.了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义。
教学重点利用所学的化学反应速率和化学平衡理论解释合成氨中的相关问题。
课时安排2课时 教学过程新课教学：固氮反应： 叫“固氮反应”. 主要的固氮反应有：生物固氮、自然固氮、化学固氮和人工模拟生物固氮。
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N 2转化为氨等，进一步合成氮白质。
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NO 2和HNO 3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；氮气与镁反应生成氮化镁。
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，转化为氨态氮或铵态氮，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。
对比思考：“固硫”反应的概念是：将废气中对空气造成污染的SO 2转化为固态含硫化合物。
如实验室用NaOH 溶液吸收多余的SO 2生成Na 2SO 3，硫酸工业中用氨水吸收SO 2生成亚硫酸铵，燃烧煤等产生的SO 2用Na 2SO 3溶液吸收生成NaHSO 3，在煤中加入一定比例的CaCO 3或CaO 使SO 2转化为CaSO 3。
一、应用化学反应速率和化学平衡移动原理，解释合成氨工业的适宜条件的选择理由工业生产中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，提高单位时间产率。
以上两点是选择反应条件的出发点。
当二者发生矛盾时，要结合具体情况辩证分析，找出最佳反应条件。
合成氨反应条件的选择原理： 选择根据 ：N 2(g) ＋ 3H 2(g)2NH 3(g) △H＝－92.4KJ·mol －11、 反应特点：①N 2极不活泼，通常条件下反应难以进行 ②是一个气体体积缩小的反应 ③是一个放热反应 2、可供选择的条件：反应条件 加快反应速率的措施 增大反应程度的措施 ①压强 高压 高压 ②温度 高温 降温 ③催化剂 铁触媒 ____ ④浓度 ______ 及时分离出氨 3、选择条件时综合考虑的因素： （1）合成氨反应的特点：体积缩小、放热、可逆。
人工固氮技术—合成氨 (第1课时)课件
考察企业的选址情况，收集产品的生产原理、原 料利用率、能耗、投资和成本核算等资料，撰写 考察报告。 课时划分：一课时
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人工固氮技术——合成氨
1.在新疆与青海交界处有一山谷，人称魔鬼谷。每当 人畜进入后，经常电闪雷鸣，狂风暴雨，把人畜击毙。 然而谷内却是牧草茂盛，四季常青。请解释原因。
(五)合成氨工业的发展
阅读书本P13～P14页后总结．
1、原料及原料气的净化 2、催化剂的改进 3、环境保护
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人工固氮技术——合成氨
小结：
工业合成氨: (1)原理: (2)条件: (3)生产过程: (4)三废处理:
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人工固氮技术——合成氨
１、合成氨所需的 可由煤和水蒸气反应而制得，
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人工固氮技术——合成氨
简单介绍科学家哈伯：
弗里茨.哈泊：德国化学家，出生于一个犹 太富商家中。1900年获得博士学位。1908年7月 首次合成氨气，1909年7月建成每小时生产90克 氨气的实验装置，1918年获得诺贝尔化学奖。
氨气的合成一方面使氮肥大量的工业化生 产，提高了粮食的产量。另一方面氨氧化制得硝 酸及TNT炸药。由于以上原因，德国才能将第一 次 世界大战延续了几年。
高温高压
N2(g) + 3H2(g) 催化剂 2NH3 (g) (放热)
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人工固氮技术——合成氨
(三)工业合成氨的原料选择
思考: 工业合成氨时N2取自于什么物质?H2又来 源于哪里?
N2主要来源于空__气__ (从空气中分离出N2有哪些方法?) 氢气主要来源于水__和__碳氢化合物
人工固氮技术——合成氨
A.研制高温下活性较大的催化剂
B.寻求N2的新来源
C.研制低温下活性较大的催化剂
D.研制耐高温高压的新型材料建造合成塔
【练习】练4.在一定条件下，进入氨合成塔的混合气体中，含N2为22％，含H2为78％(均为体积百分数)，反应达到平衡后，在相同的温度和压强下，气体的体积缩小至原体积的95％，则N2的转化率最接近（ ）
《人工固氮技术——合成氨》教学设计
课题：人工固氮技术——合成氨
教
学
目
标
知识
与
Байду номын сангаас技能
1.了解合成氨的反应原理
2.了解合成氨的基本生产过程
3.了解合成工业发展中需要解决的问题
过程
与
方法
充分发挥学生学习的主动性。
培养学生勤于观察、勤于总结思考的科学态度。
提高学生的科学素养。
情感
态度
价值观
利用多媒体动画、电脑图片等学习有研究合成氨的一般步骤和方法。
（2）废气——主要是H2S和CO2等有害气体
H2S用直接接触法或循环法回收。
CO2不是有害气体，但过多会导致温室效应，可作为尿素、碳铵等原料。
（3）废液——主要是含氰化物和氨的污水
处理含氰化物污水可以用生化、加压水解、氧化分解、化学沉淀、反吹回炉等方法。
处理含氨废水可用蒸馏的方法回收，也可用离子交换法治理。
【板书】2、合成氨的反应条件
【投影】（1）压强：对于速率的影响？使平衡向何方向进行？→得出适宜压强数值
（2）温度：对于速率的影响？使平衡向何方向进行？→得出适宜温度数值
（3）反应物的浓度：氮气与氢气之比约为1:3 氮气过量
人工固氮技术-合成氨
反应过程
原料气进入反应器，在催化剂的作用下发生反应生成氨气 。反应过程中需要控制温度、压力和催化剂活性等因素， 以确保反应的顺利进行。
尾气处理
未反应的氮气和氢气以及可能产生的其他副产物需要进行 尾气处理，以减少对环境的影响。常见的尾气处理方法包 括燃烧、吸收和吸附等。
05 生产过程中的优化与控制 策略
08 总结与展望
本次项目成果总结
成功研发高效催化剂
通过优化催化剂组成和制备工艺，提高了催化剂的活性和稳定性， 降低了合成氨反应的温度和压力。
实现工业化生产
建立了合成氨工业化生产线，实现了从实验室规模到工业化规模的 转化，为合成氨的广泛应用奠定了基础。
节能减排效果显著
通过改进工艺流程和操作条件，降低了合成氨生产的能耗和排放，提 高了资源利用效率。
合成氨技术简介
• 合成氨的化学反应原理：合成氨的化学反应原理是将氮气和氢气在催化剂的作用下进行反应，生成氨气。这一 反应是一个可逆反应，需要在高温高压下进行，同时需要合适的催化剂以降低反应的活化能。
• 合成氨的主要原料：合成氨的主要原料是氮气和氢气。其中，氮气可以从空气中分离得到，而氢气则可以通过 天然气、煤等化石燃料的重整或电解水等方法制取。
评估处理
根据不合格原因和程度，对不 合格产品进行评估和处理，包 括返工、降级、报废等。
追溯改进
对不合格产品进行追溯分析，找 出原因并采取相应的改进措施，
以防止类似问题再次发生。
07 安全生产管理与环境保护 要求
安全生产管理体系建立
制定安全生产规章制度
明确各级管理人员和操作人员的安全职责，建立完善的安全生产 责任制。
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哈伯-博施法的发展
20世纪初，德国化学家哈伯和博施发明了以铁为催化剂、在高温高压下 将氮气和氢气合成氨的哈伯-博施法。这一方法的发明为人工固氮技术 的工业化生产奠定了基础。
2019-2020学年化学人教版选修2课件：第1单元课题2 人工固氮技术——合成氨
(4)“三废”处理 ①废渣：主要是煤渣和炭黑，可用作肥料的原料和建筑材料。 ②废气：主要是 H2S 和 CO2 等有害气体。H2S 可用直接氧化法、 循环法等回收技术处理，CO2 可作为生成尿素和碳铵的原料。 ③废液：主要是含氰化物和含氨的污水。 处理氰化物主要有生化、化学沉淀、反吹回炉等方法。处理含 氨的废水可用蒸馏回收和离子交换等方法。
(5)由 KHCO3 分解得到的 CO2 可以用于__________________。 (6)整个流程有三处循环，一是 Fe(OH)3 循环，二是 K2CO3(aq) 循环，请在上述流程图中指出第三处循环(循环方向、循环物 质)______________。
解析：根据框图写反应的化学方程式时，一定要看清框图中的 反应物和生成物是什么、反应的条件如何等重要信息。计算时 也必须根据反应的化学方程式进行。循环物质肯定是反应不完 全时的剩余物，只有可逆反应才不能完全进行。
第一单元 走进化学工业
课题 2 人工固氮技术——合成氨
第一单元 走进化学工业
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．了解合成氨生产的一般流程和反应原理、反应条件等。 3．通过合成氨的学习，体现化工生产的过程，体现实验室研 究与实际生产之间转化过程。
氮的固定指的是将 游离态 氮转变为 化合态 氮的方法。 一、合成氨的反应原理 1.如下图为合成氨的实验装置
(3)催化剂
使用催化剂可加快化学反应速率，但不影响化学平衡⇒采用以
铁为主的催化剂。
(4)循环操作 合成氨转化率较低，要采用循环操作。混合气体通过冷凝器， 使氨液化，将氨分离出来，并将没有完全反应的 N2 和 H2 经过 循环压缩机，再送入合成塔，使其被充分利用。
(1)合成氨原料中的氮气来源广泛，扩大氢气原料的来源以降低 成本。 (2)反应过程中的工艺条件常决定于催化剂的性能。研究高效的 新型催化剂，以改变反应条件。
461.高中化学人教版选修2教案 人工固氮技术---合成氨1
人工固氮技术---合成氨教学目的：1.利用所学的化学反应速率和化学平衡理论解释合成氨中的相关问题；2.了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义。
教学重点、难点：利用所学的化学反应速率和化学平衡理论解释合成氨中的相关问题。
探究建议：参观化工厂或观看有关的影像资料片，考察企业的选址情况，收集产品的生产原理、原料利用率、能耗、投资和成本核算等资料，撰写考察报告。
课时划分：一课时教学过程：[课堂作业]1．合成氨工业对化学工业和国防工业有重要的意义，对我国实现农业现代化起着重要的作用。
关于合成氨工业的说法正确的是 DA ．合成氨反应一般选择在500℃左右的温度下进行，只是因为考虑到催化剂的催化活性B ． 合成氨工业必须使用铁触媒作催化剂C ．目前我国的合成氨工业一般采用的条件是：T ，500℃左右；P ，20MPa —50 MPa ,这时平衡混合物中氨的体积分数已接近100％D ．有研究表明，在400℃、压强超过200MPa 时，不必使用催化剂氨的合成反应就能顺利进行2、在合成氨工业中，下列事实不能用勒夏特列原理来解释的是CA ．向循环气体中不断补充N2和H2并将生成的NH3及时地从混合气中分离出来，这样做有利于合成氨的反应B ．高压有利于合成氨的反应C ．加入催化剂有利于合成氨的反应D ．温度过高不利于合成氨的反应3、下面是合成氨的简要流程示意图，沿X 线路回去的是CDA ．N2和H2B ．催化剂C ．N2D ．H24、关于催化剂的叙述，正确的是CA.催化剂在化学反应前后性质不变B.催化剂在反应前后质量不变，故催化剂不参加化学反应C.反应物中的某些杂质能使催化剂失去活性，造成催化剂“中毒”D.催化剂可以提高反应物的转化率 N 2与H 2按1:3体积比混合 压缩机 热交换 有催化剂的合成塔 冷凝器 液氨 X5、下列反应起了氮的固定作用的是DA.NH3经催化氧化获得NOB.NO2跟水作用制取硝酸C.NH3＋CO2＋H2O＝NH4HCO3D.N2＋O2＝2NO（放电条件）6、工业上用氨和二氧化碳反应合成尿素.已知下列物质在一定条件下均能与水反应产生H2和CO2，H2是合成氨的原料，CO2供合成尿素用.若从充分利用原料的角度考虑，选用 (填序号)物质作原料较好BA.COB.石脑油(C5H12、C6H14)C.CH4D.焦炭7．哈伯因发明了由氮气和氢气合成氨气的方法而获得1918年诺贝尔化学奖.现向一密闭容器中充人1molN2和3molH2，在一定条件下使该反应发生，有关说法正确的是CA．达到化学平衡时，N2将完全转化为NH3B．达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度一定相等C．达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度不再变化D．达到化学平衡时，正反应和逆反应的速率都为零8．合成氨所需的氢气由煤与水发生反应制得，其中一步反应为：CO+H2O CO2+H2（正反应为放热），要使CO转化率提高，可采用下列措施中的ACA. 增大水蒸气的浓度B. 增大CO的浓度C. 降低温度D. 增大压强9、实验室用N2、H2合成氨气，并用酚酞试液检验生成的氨气，用锌与盐酸反应制取氢气；用NaNO2饱和溶液和NH4Cl饱和溶液共热制取氮气：NaNO2+NH4Cl=NaCl + NH4NO2NH4NO2 N2↑+2H2O。
课题2： 人工固氮技术--合成氨
普通高中课程标准实验教科书—化学选修第二册[人教版]第1单元走进化学工业课题2 人工固氮技术---合成氨教学目的：1.利用所学的化学反应速率和化学平衡理论解释合成氨中的相关问题；2.了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义。
教学重点、难点：利用所学的化学反应速率和化学平衡理论解释合成氨中的相关问题。
探究建议：参观化工厂或观看有关的影像资料片，考察企业的选址情况，收集产品的生产原理、原料利用率、能耗、投资和成本核算等资料，撰写考察报告。
课时划分：一课时教学过程：见PPT文件[课堂作业]1．合成氨工业对化学工业和国防工业有重要的意义，对我国实现农业现代化起着重要的作用。
关于合成氨工业的说法正确的是DA．合成氨反应一般选择在500℃左右的温度下进行，只是因为考虑到催化剂的催化活性 B．合成氨工业必须使用铁触媒作催化剂C．目前我国的合成氨工业一般采用的条件是：T，500℃左右；P，20MPa—50 MPa ,这时平衡混合物中氨的体积分数已接近100％D．有研究表明，在400℃、压强超过200MPa时，不必使用催化剂氨的合成反应就能顺利进行2、在合成氨工业中，下列事实不能用勒夏特列原理来解释的是CA．向循环气体中不断补充N2和H2并将生成的NH3及时地从混合气中分离出来，这样做有利于合成氨的反应B．高压有利于合成氨的反应C．加入催化剂有利于合成氨的反应D．温度过高不利于合成氨的反应3、下面是合成氨的简要流程示意图，沿X线路回去的是CDA．N2和H2 B．催化剂 C．N2 D．H24、关于催化剂的叙述，正确的是CA.催化剂在化学反应前后性质不变B.催化剂在反应前后质量不变，故催化剂不参加化学反应C.反应物中的某些杂质能使催化剂失去活性，造成催化剂“中毒”D.催化剂可以提高反应物的转化率5、下列反应起了氮的固定作用的是DA.NH3经催化氧化获得NOB.NO2跟水作用制取硝酸C.NH3＋CO2＋H2O＝NH4HCO3D.N2＋O2＝2NO（放电条件）6、工业上用氨和二氧化碳反应合成尿素.已知下列物质在一定条件下均能与水反应产生H2和CO2，H2是合成氨的原料，CO2供合成尿素用.若从充分利用原料的角度考虑，选用 (填序号)物质作原料较好BA.COB.石脑油(C5H12、C6H14)C.CH4D.焦炭7．哈伯因发明了由氮气和氢气合成氨气的方法而获得1918年诺贝尔化学奖.现向一密闭容器中充人1molN2和3molH2，在一定条件下使该反应发生，有关说法正确的是CA．达到化学平衡时，N2将完全转化为NH3B．达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度一定相等C．达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度不再变化D．达到化学平衡时，正反应和逆反应的速率都为零8．合成氨所需的氢气由煤与水发生反应制得，其中一步反应为：CO+H2O CO2+H2（正反应为放热），要使CO转化率提高，可采用下列措施中的ACA. 增大水蒸气的浓度B. 增大CO的浓度C. 降低温度D. 增大压强9、实验室用N2、H2合成氨气，并用酚酞试液检验生成的氨气，用锌与盐酸反应制取氢气；用N aNO2饱和溶液和NH4Cl饱和溶液共热制取氮气：NaNO2+NH4Cl=NaCl + NH4NO2NH4NO2N2↑+2H2O。
2019最新新人教版化学选修2高中《人工固氮技术——合成氨》教案
2019最新新人教版化学选修2高中《人工固氮技术——合成氨》教案课题二 人工固氮技术——合成氨第1课时教学目标1.利用所学的化学反应速率和化学平衡理论解释合成氨中的相关问题；2.了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义。
教学重点利用所学的化学反应速率和化学平衡理论解释合成氨中的相关问题。
课时安排2课时教学过程新课教学：固氮反应： 叫“固氮反应”.主要的固氮反应有：生物固氮、自然固氮、化学固氮和人工模拟生物固氮。
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N 2转化为氨等,进一步合成氮白质。
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NO 2和HNO 3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；氮气与镁反应生成氮化镁。
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,转化为氨态氮或铵态氮,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。
对比思考：“固硫”反应的概念是：将废气中对空气造成污染的SO 2转化为固态含硫化合物。
如实验室用NaOH 溶液吸收多余的SO 2生成Na 2SO 3,硫酸工业中用氨水吸收SO 2生成亚硫酸铵,燃烧煤等产生的SO 2用Na 2SO 3溶液吸收生成NaHSO 3,在煤中加入一定比例的CaCO 3或CaO 使SO 2转化为CaSO 3。
一、应用化学反应速率和化学平衡移动原理,解释合成氨工业的适宜条件的选择理由工业生产中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,提高单位时间产率。
以上两点是选择反应条件的出发点。
当二者发生矛盾时,要结合具体情况辩证分析,找出最佳反应条件。
合成氨反应条件的选择原理：选择根据 ：N 2(g) ＋ 3H 2(g)2NH 3(g) △H ＝－92.4KJ·mol －1 1、 反应特点：①N 2极不活泼,通常条件下反应难以进行 ②是一个气体体积缩小的反应 ③是一个放热反应 2、可供选择的条件：反应条件 加快反应速率的措施 增大反应程度的措施500℃左右 20～ 50Mpa 铁触媒①压强 高压 高压 ②温度 高温 降温 ③催化剂 铁触媒 ____④浓度 ______ 及时分离出氨 3、选择条件时综合考虑的因素： （1）合成氨反应的特点：体积缩小、放热、可逆。
《化学与技术》课件(人教版) 课题1.2 人工固氮技术-----合成氨
4.工艺流程： 工艺流程： 工艺流程
N2、H2
原料气的制取 → 净化 → 压缩 → 合成 → 分离 → 液氨 特别提醒： 合成氨原料中的氮气来源广泛， 特别提醒 ： ① 合成氨原料中的氮气来源广泛 ， 扩大氢 气原料的来源以降低成本。 气原料的来源以降低成本。 ② 反应过程中的工艺条件常决定于催化剂的性能。 研 反应过程中的工艺条件常决定于催化剂的性能 。 究高效的新型催化剂，以改变反应条件。 究高效的新型催化剂，以改变反应条件。
(6)整个流程有三处循环，一是Fe(OH)3循环，二 整个流程有三处循环，一是 循环， 整个流程有三处循环 循环， 是K2CO3(aq)循环，请在上述流程图中指出第三处 循环 循环(循环方向 循环物质)___________________。 循环方向、 循环 循环方向、循环物质 。 解析】 根据框图写反应的化学方程式时， 【解析】 根据框图写反应的化学方程式时，一 定要看清框图中的反应物和生成物是什么、反应 定要看清框图中的反应物和生成物是什么、 的条件如何等重要信息。 的条件如何等重要信息。计算时也必须根据反应 的化学方程式进行。 的化学方程式进行。循环物质肯定是反应不完全 时的剩余物，只有可逆反应才不能完全进行。 时的剩余物，只有可逆反应才不能完全进行。
(1)脱硫过程是 2S跟 Fe(OH)3 反应 ， 生成 2S3 、 脱硫过程是H 跟 反应， 生成Fe 脱硫过程是 H2O， 已知反应物 、 生成物 ， 不难写出化学方程 ， 已知反应物、 生成物， 式。 (2)CH4一次转化的方程式为 CH4＋H2O===CO＋3H2 ＋ 由产生0.9n mol CO知产生 ×0.9n mol H2。 知产生3× 由产生 知产生 (4)反应方程式为 2CO3(aq)＋CO2(g)＋H2O(l) 反应方程式为K 反应方程式为 ＋ ＋ 2KHCO3(aq)，加压可促进上式右移，故运用的是 ，加压可促进上式右移， 勒夏特列原理。 勒夏特列原理。
人教版高一化学人工固氮技术——合成氨
课题2人工固氮技术——合成氨课时过关·能力提升1为了进一步提高合成氨的生产效率,科研中最具有开发价值的是()A.寻找N2的新来源B.研制低温下活性较大的催化剂C.研制500 ℃左右时活性较大的催化剂D.研制耐高温、高压的材料,用于建造氨合成塔解析：根据平衡移动原理可知,低温有利于氨的合成。
答案：B21913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：合成氨反应为气体分子总数减小的放热反应,操作①是为了除去杂质,防止催化剂中毒;②增大压强,有利于该反应向右进行,能够提高原料转化率;③催化剂只能加快反应,不影响化学平衡,故不能提高原料转化率;④将产物NH3液化分离和⑤循环操作,均能使原料被更充分地利用,提高原料的转化率。
答案：B3合成氨工业上采用循环操作,主要是为了()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：合成氨工业采用循环压缩,将N2、H2压缩到合成塔中,提高了N2、H2的利用率。
答案：D4合成氨生产过程采取的措施与化学平衡移动原理无关的是()A.选择适当的温度B.增大体系压强C.使用铁触媒作催化剂D.不断分离液氨解析：催化剂只能改变反应速率,对平衡移动无影响。
答案：C5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中,氨气占15%,所以生产氨的工厂效率都很低B.由于氨易液化,N2和H2在实际生产中循环使用,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 ℃,目的是使化学平衡向正反应方向移动D.我国合成氨厂采用的压强是10~30 MPa,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NH3只占15%,但由于原料气N2和H2循环使用和不断分离出液氨,所以生产NH3的效率还是很高的,A项错误;控制反应温度为500 ℃,一是为了使反应速率不至于很低,二是为了使催化剂活性最大,C项错误;增大压强有利于NH3的合成,但压强越大,需要的动力越大,对材料的强度和设备的制造要求越高,我国的合成氨厂一般采用1×107~3×107 Pa,但这并不是因为该压强下铁触媒的活性最大,D项错误。
高中化学 1.2 人工固氮技术 合成氨课件 新人教版选修2
笃学二 合成氨的基本生产过程
1. • 合成氨的基本生产过程主要包括三个步骤：造气(制备合 合成____氨____的____原____料____气__________净____化____(、原__料____气____净____化_、_处__理_ ) 合成(使原料 气进__行__化__学__反__应__合__成__氨_____)。
•2N合H成3 氨反• 反应应是特点一个_____、 _____ 、 _________________的反应
2．
可逆 放热 气体分子总数减小
3．反应条件 工业上，合成氨的适宜条件为_铁__作__催__化__剂__、 _4_0_0_～__5_0_0__℃__的__ _温__度__、 _1_0_～__3_0__M_P__a_的__压__强__ 。
• 答案 C
只 有 对 反 应 前 后 气 体 体 积 相 等 的 反 应 [ 如 H2(g) ＋ I2(g) 2HI(g)]，使用催化剂和施以高压对化学反应速 率和化学平衡的影响才一致。
【体验1】► 已知：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)(正反应为放热反 应)，2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)(正反应为放热反应)。
• 解析 工业上合成SO3与合成氨的最大不同之处是该反应是在常 压下进行的，原因是在常压下该反应向生成SO3的方向进行的程 度已经很大，采用高压虽能使平衡向生成SO3方向移动，但产生 高压既需要动力又对反应容器耐压性有较高要求，综合生产成
本和经济效益两方面因素，实际生产时，在常压下进行最合理。
课题2 人工固氮技术——合成氨
1．• 自然界中是如何将氮气转化成含氮化合物的？
• 提示 雷雨放电时，N2与O2生成氮的氧化物。豆类的根瘤菌吸 收氮气生成含氮化合物。
高中化学 第一单元 走进化学工业 1.2 人工固氮技术——合成氨说课教案3 新人教版选修2
1.2 人工固氮技术——合成氨一、教材分析《人工固氮技术——合成氨》这个课题是围绕着合成氨的反应原理以及实现工业化生产的问题展开讨论，帮助学生了解合成氨工业生产的主要原理和过程，认识体会由实验室研究到工业化生产所需要经历的过程。
教科书的设计是为了说明如何将大气中的氮固定下来这一中心问题，首先，呈现问题提出的背景，也就是人们为什么要想方设法地将大气中的氮固定下来，直接的原因是满足人类对氮肥、硝酸等含氮化合物的需要，间接地原因是地壳中氮元素的含量少，分布不均；紧接着的问题是如何将大气中的氮固定下来，指出合成氨在科学上和技术上的突破，最后，讨论和评价并引发思考合成氨工业发展所面临的新问题，这种设计整体上体现了技术实践中问题解决不断循环发展的一般过程。
二、教学目标教学目标包括三个方面：1．知识与技能目标①了解合成氨对人类社会发展的重要意义；②利用所学的化学反应速率和化学平衡理论解释合成氨中的相关问题；③了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义。
2.过程与方法目标①通过学习合成氨反应原理，利用化学反应速率、化学平衡移动原理分析和讨论合成氨适宜反应条件。
②结合合成氨的基本生产过程及合成氨工业发展，理解实际生产中的问题。
3.情感态度与价值观目标①能够说出环境污染的主要方面及防止污染的一些措施，增强环境意识，做环境保护的宣传者、行动者。
②通过本课题的学习，说明工业生产中加快反应、提高原料利用率、节约能源及环境保护的一些措施和方法。
三、教学重难点基于我对本节课教材价值的认识，以及学生实际学习能力的了解，我确立本节课的重点是合成氨的反应原理，合成氨生产的适宜条件；教学难点第合成氨生产的适宜条件。
四、教学方法我将通过如下教学方法进行教学：1．情景激学法，通过联系旧知识和生活实际导入课题，让学生通过回顾植物体内蛋白质的重要组成元素——氮元素，再联系农作物的肥料，以提起学生学习本节课的兴趣。
2．通过讲授、谈话、讨论和指导读书等方法对本节课进行讲授，让学生积极主动的学习，利用分析讨论的方法让学生对已学习过的旧知识进行回顾，自然地运用到本节课当中。
人教化学选修2第1单元2人工固氮技术—合成氨(共20张PPT)
500
0 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82
我国第一套自主设计自主建设的年产2.5万吨合成氨装置
合成氨的反应原理
N2 + 3H2
2NH3 放热反应
【实验】合成氨
制取H2、N2
除杂
合成
H2：Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑
(4)设备C的作用是 ____________________________；
猜词游戏
40000
粮食产量/万吨
35000
30000
25000
这合是成什氨么？
20000
15000
氮的固定 粮食产量 哈伯 10000 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 合成氨产量/万吨 2000
1500
1000
∆
N2：NaNO2+NH4Cl==NaCl+2H2O+N2↑
造气
氮气 空气
压缩 降温
液态 空气
蒸发 N2
碳 CO2＋N2 除去CO2 N2
造气
氢气
赤热的煤
H2O(g) 或焦炭
C+H2O == CO+H2
ห้องสมุดไป่ตู้
碳氢化合物 H2O CH4+H2O ==CO+3H2 或O2 CH4+2H2O ==CO2+4H2
合成氨的简要流程
冷凝器
液氨
合成氨的简要流程
冷凝器
液氨
链接高考
(2012·海南，20) Ⅱ.合成氨的流程示意图如下：
鸡驱学校高三化学复习 第一章 课题2 人工固氮技术合成氨
催化剂高温高压妨努州忍劲市鸡驱学校铁路高三化学复习：第一章课题2 人工固氮技术——合成氨一、氮的固1．义：氮的固是指将游离态的氮转化为化合态氮的方法。
2．方法：氨的固主要方法有：〔1〕人工合成氨：化学固氨法。
其条件要求高、本钱高、转化率低、效率低。
〔2〕根瘤菌，生物固氨。
常温常压下进行。
本钱低、转化率高、效率高。
3．工业用：模拟生物的功能，把生物的功能原理用于化学工业生产，借以改善现有的并创造崭的化学工艺过程。
二、合成氨的反原理1．加热试管中的铁丝绒至红热后注入氢气和氨气的混合气体，可以看到湿润的PH 试纸变蓝色 2．用氢气和氨气合成氨的反式是N 2+3H 2 2NH 3 ，属放热反。
3．工业上，采用以铁为主的催化剂，在400～500℃和10Mpa ～30 Mpa 的条件下合成氨。
〔1〕催化剂的主要作用：成千上万倍地加快化学反速率，缩短达平衡的时间，提高日产量。
〔2〕合成氨的适条件：以铁为主的催化剂，在400～500℃和10Mpa ～30 Mpa 的条件 〔3〕选择适生产条件的原那么：有较高的反速率衡转化率，能最大限度地提高利润。
〔4〕合成氨生产时，不采用尽可能高的压强，通常采用10MPa~30MPa 的压强，否那么会增大设备的动力要求，增大本钱。
〔5〕合成氨的反为放热反，降低温度促使平衡向有移动，有利于N 2、H 2转化为NH 3；但降温必然减缓了反速率，影响单位时间产率。
生产中将二者综合考虑，既要保证N 2、H 2的转化率，又要保证较快的反速率，只能选择适中的温度400～500℃左右。
注意该温度为催化剂活化温度，低于此温度，催化剂不起作用。
〔6〕催化剂是影响反速率的几个因素中，对反速率影响程度最大的。
催化剂的特点：①选择性：不同的反选择不同的催化剂，如合成氨选择了铁触媒。
每种催化剂都是对特的反有催化作用，并非能改变任何化学反的速率。
②灵敏性：催化剂中混入杂质，常常会失去催化作用，称催化剂“中毒〞，因此反气进入反器前须净化。
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CH4+H2O===3H2+CO
催化剂
CH4+2H2O===4H2+CO2
催化剂
人工固氮技术——合成氨
(四)工业合成氨的四个生产过程:
想一想：制取原料气的过程中常混 CO、CO2 和H2S 有的气体杂质有__________
四个生产过程:
造气、净化、合成、分离
人工固氮技术——合成氨
选修2 化学与技术 第一章 走进化学工业
第二节 人工固氮技术——合成氨 第1课时
人工固氮技术——合成氨
教学目标
知识与能力 1.利用所学的化学反应速率和化学平衡理论解释合 成氨中的相关问题； 2.了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程 和意义。 教学重点、难点：利用所学的化学反应速率和化学 平衡理论解释合成氨中的相关问题。 探究建议：参观化工厂或观看有关的影像资料片， 考察企业的选址情况，收集产品的生产原理、原 料利用率、能耗、投资和成本核算等资料，撰写 考察报告。 课时划分：一课时
2016/3/25
江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣
6
人工固氮技术——合成氨
一、合成氨的反应原理
试 纸 变 兰 色
人工固氮技术——合成氨
(三)工业合成氨的原料选择
思考: 工业合成氨时N2取自于什么物质?H2又来 源于哪里?
N2主要来源于空气 ____ (从空气中分离出N2有哪些方法?) 氢气主要来源于水和碳氢化合物 ____
氮的固定
将游离态氮转化为化合态氮的方法叫氮的固定．
人工固氮技术——合成氨
(一)工业合成氨的反应原理
N2(g) + 3H2(g)
思考:
加温高压 催化剂
2NH3 (g)(放热)
根据勒夏特列原理分析讨论合成氨工业 适宜的反应条件?
元贝驾考 元贝驾考2016科目一 科目四 驾考宝典网 / 驾考宝典2016科目一 科目 四
人工固氮技术——合成氨
1.在新疆与青海交界处有一山谷，人称魔鬼谷。每当 人畜进入后，经常电闪雷鸣，狂风暴雨，把人畜击毙。 然而谷内却是牧草茂盛，四季常青。请解释原因。
N2 +O2 ====
放电或高温
2NO
2NO + O2 = 2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
雷雨发庄稼
人工固氮技术——合成氨
合成氨的实地照片