《氨的工业合成》教案2
《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速率和平衡的影响。
（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讨论，培养学生分析问题和解决问题的能力。
（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思维能力。
3、情感态度与价值观目标（1）感受化学科学对工业生产的重要作用，激发学生学习化学的兴趣。
（2）培养学生的创新精神和环保意识。
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）化学平衡移动原理在工业合成氨中的综合应用。
（2）对工业合成氨工艺流程的理解。
三、教学方法讲授法、讨论法、实验探究法四、教学过程1、导入新课通过展示农业生产中氮肥的重要性，引出合成氨工业。
提问学生：“你们知道氮肥是怎么来的吗？”引发学生的思考和兴趣，从而导入新课。
2、讲解工业合成氨的反应原理（1）写出合成氨的化学反应方程式：N₂＋ 3H₂⇌ 2NH₃，并强调该反应是一个可逆反应，且是一个放热反应。
（2）从化学键的角度分析反应的特点，解释为什么该反应需要在一定条件下才能进行。
3、分析影响合成氨反应的条件（1）温度展示不同温度下合成氨反应的平衡常数和反应速率的数据，引导学生分析温度对反应速率和平衡的影响。
得出结论：温度较低时，平衡有利于氨的生成，但反应速率太慢；温度过高，反应速率加快，但平衡不利于氨的生成。
综合考虑，工业上选择的温度约为 500℃左右。
（2）压强通过比较不同压强下合成氨反应的平衡常数和设备成本，让学生讨论压强对反应的影响。
最终得出：增大压强有利于氨的生成，但过高的压强对设备要求高，成本大。
工业上一般选择 20MPa 50MPa 的压强。
（3）浓度引导学生思考如何通过改变浓度来提高氨的产量。
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。
化学12《氨的工业合成》学案(鲁科版选修2)
课题2 氨的工业合成〔第1课时〕［导与学目标］1．理解合成氨的主要原理、原料、重要设备和流程2．掌握应用化学原理选择化工生产条件的思路和方法一．合成氨选择的最正确条件［情景创设］1．氨气在国民经济中有哪些重要用途2．在合成氨工业化生产中，人们都遇到了哪些问题［自主学习］阅读教材P6，完成以下填空：－7氮气与氢气合成氨的反响是一个可逆反响，生成氨的反响是__热、气体总体积______的反响。
N2+3H22NH3从化学反响速率的角度看，______________________________都可以使合成氨的化学反响速率增大从化学平衡的角度看，反响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、压强对这一反响的化学平衡有影响：_______________________________在实际生产中，我国合成氨厂一般选用的压强在合成氨如果采用较低温度，虽然有利于增大平衡混合气中氨的含量，但温度过低，反响速率太小，要很长时间才能使反响到达平衡状态，这对生产十分不利。
参加催化剂是为了_______________________，然而催化剂需要在一定的温度范围内才能表现出良好的催化活性。
目前，合成氨工业普遍使用的是以_____________催化剂，这种催化剂又称为铁触媒。
铁触媒在________________的活性最大。
［合作探究］合成氨的最正确条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：氢气的制取可有以下几条途径：〔1〕电解水制取氢气〔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响生成氢气：__________________________________________〔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响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响生成氢气和二氧化碳：__________________________________________这一过程在工业上称为__________，最后脱去________，可得到氢气。
工业合成氨教学案
文登天福山中学高二化学备课组学案新授第二章第四节化学反应条件的优化－工业合成氨导学案【学习目标】1. 明白工业生产条件选择的依据和原理2. 知道合成氨原理，逐步学会用化学平衡和化学反应速率的有关知识选择合成氨的条件。
【重点、难点】工业合成氨条件的选择过程【自主学习】（一）合成氨的工业生产：1. 反应特点：N2（g）＋3H2（g ）2NH3（g）________反应，正向△H______0，正向△n（g）______02. 反应的自发性和限度【算一算】已知在298K时，合成氨反应的△H＝－92.2kJ·mol－1，△S＝－198.2J·K－1·mol－1计算该反应在298K时能否自发进行（二）选取合适的反应条件的依据1. 从可逆性、反应前后气体的体积变化、焓变三个角度分析化学反应的特点。
2. 据反应特点具体分析外界条件对速率和平衡的影响，从速率和平衡的角度进行综合分析，再充分考虑实际情况，选出适宜的外界条件。
浓度：温度：压强：催化剂：3. 各种外界条件对速率和平衡的具体影响：（1）压强：温度一定时，增大混合气体的压强对合成氨的速率和平衡都有利，但压强越大需要的动力越大，对材料和设备的制造要求越高，一般采用2×107~5×107Pa（2）温度：从平衡的角度考虑，合成氨低温有利，但是温度过低反应速率很慢，需要很长时间才能达到平衡，很不经济，所以实际生产中，采用700K左右的适宜温度（在此温度时催化剂的活性最大）。
（3）催化剂：为了加快反应速率，采用以铁为主的铁催化剂。
（4）浓度：不断的补充氢气和氮气，及时的分离出氨气。
4. 合成氨的适宜条件：500℃、铁触媒、2×107~5×107Pa；原料气循环操作过程；N2与H2浓度比约为1∶2.8【总结】：1、合成氨反应有何特点？2、工业合成氨的适宜条件有哪些？【自我检测】1、有平衡体系CO（g）＋2H2（g ）CH3OH（g），△H＜0。
《工业合成氨》 学历案
《工业合成氨》学历案一、学习目标1、了解合成氨反应的化学方程式和反应条件。
2、理解合成氨反应的热力学和动力学原理。
3、掌握合成氨工业中的工艺流程和主要设备。
4、认识合成氨工业的发展历程和重要意义。
二、学习重难点1、重点（1）合成氨反应的化学原理。
（2）合成氨工业的工艺流程和主要设备。
2、难点（1）合成氨反应的热力学和动力学分析。
（2）如何优化合成氨工业的生产条件以提高产率和经济效益。
三、知识回顾1、化学反应速率的影响因素有哪些？2、化学平衡的移动原理是什么？四、知识讲解（一）合成氨反应的化学方程式工业合成氨的反应方程式为：N₂＋ 3H₂⇌ 2NH₃。
这是一个可逆反应，即在一定条件下，反应既可以向正反应方向进行，生成氨气，也可以向逆反应方向进行，氨气分解为氮气和氢气。
（二）合成氨反应的热力学原理从热力学角度来看，合成氨反应是一个放热反应，同时也是一个气体分子数减少的反应。
这意味着降低温度和增大压强有利于反应向生成氨气的方向进行。
但温度过低会导致反应速率过慢，所以需要在温度和压强之间找到一个合适的平衡点。
（三）合成氨反应的动力学原理从动力学角度分析，提高反应温度、增加反应物浓度、使用合适的催化剂等都能加快反应速率。
在合成氨反应中，使用铁触媒作为催化剂，可以显著提高反应速率。
（四）合成氨工业的工艺流程合成氨工业的工艺流程大致包括以下几个步骤：1、原料气的制备氮气通常来自空气，通过分离液态空气的方法获得。
氢气的来源则较为多样，常见的有天然气、煤等化石燃料的水蒸气重整。
2、原料气的净化制备得到的氮气和氢气中通常含有杂质，如一氧化碳、二氧化碳、硫化氢等。
这些杂质会使催化剂中毒，降低反应效率，因此需要通过一系列的净化方法将其除去。
3、压缩和预热净化后的氮气和氢气经过压缩，提高压强，然后进行预热，为反应做好准备。
4、合成反应在合成塔中，氮气和氢气在高温、高压和催化剂的作用下发生反应，生成氨气。
5、氨的分离反应后的混合气中含有氨气、未反应的氮气和氢气等。
合成氨工业教案
第3讲 化学反应速率 合成氨工业[考纲要求] 1.了解化学反应速率的概念、化学反应速率的定量表示方法。
2.了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。
3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学反应速率的影响，认识其一般规律。
4.了解化学反应速率的调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。
考点一 化学反应速率1． 表示方法 通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。
2． 数学表达式及单位v ＝Δc Δt ，单位为mol·L －1·min －1或mol·L －1·s －1。
3． 规律同一反应在同一时间内，用不同物质来表示的反应速率可能不同，但反应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的化学计量数之比。
深度思考1．化学反应速率是指瞬时速率还是平均速率？能否用固体或纯液体表示化学反应速率？答案化学反应速率一般指平均速率；不能用固体或纯液体表示化学反应速率，因为固体或纯液体的浓度在化学反应中视为定值。
2．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”(1)对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显()(2)由v ＝Δc Δt 计算平均速率，用反应物表示为正值，用生成物表示为负值 ( )(3)同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同( ) 答案 (1)× (2)× (3)√题组一 “v ＝Δc Δt ”的应用1． 某温度时，在2 L 容器中X 、Y 、Z 三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。
由此分析，该反应的化学方程式为 ________________________________________________________________________；从反应开始至2 min 时，Z 的反应速率为____________。
答案 3Y ＋Z 2X 0.025 mol·L －1·min －1解析 找出2 min 内X 、Y 、Z 三种物质的浓度变化量为Δc (X)＝0.2 mol 2 L ＝0.1 mol·L －1，Δc (Y)＝1.0 mol －0.7 mol 2 L＝0.15 mol·L －1，Δc (Z)＝1.0 mol －0.9 mol 2 L＝0.05 mol·L －1。
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。
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。
《氨的合成》 学历案
《氨的合成》学历案一、学习目标1、了解氨的性质和用途。
2、掌握氨合成的化学反应原理。
3、理解氨合成的工艺流程和主要设备。
4、学会分析影响氨合成的因素。
二、知识回顾1、氮气的性质氮气是一种无色、无味、无毒的气体，在常温常压下化学性质稳定。
但在高温、高压、放电等条件下，氮气能与某些物质发生化学反应。
2、氢气的性质氢气是一种无色、无味、极难溶于水的气体，具有可燃性和还原性。
3、可逆反应的特点在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应叫做可逆反应。
可逆反应不能进行到底，存在一定的限度。
三、氨的性质和用途1、氨的物理性质氨是一种无色、有刺激性气味的气体，极易溶于水，常温常压下 1体积水大约能溶解 700 体积的氨气。
氨气的密度比空气小。
2、氨的化学性质（1）与水反应：NH₃＋ H₂O ⇌ NH₃·H₂O ⇌ NH₄⁺＋ OH⁻，氨水显碱性。
（2）与酸反应：NH₃＋ HCl ＝ NH₄Cl （产生白烟）（3）催化氧化：4NH₃＋ 5O₂＝ 4NO ＋ 6H₂O （条件：催化剂、加热）3、氨的用途（1）氨是氮肥工业和硝酸工业的重要原料。
（2）氨常用于合成纤维、塑料、染料等。
（3）液氨可用作制冷剂。
四、氨合成的化学反应原理氨的合成反应是一个可逆反应：N₂＋ 3H₂⇌ 2NH₃（正反应放热）反应条件：高温、高压、催化剂五、氨合成的工艺流程1、原料气的制备（1）氮气的来源空气中含有大量的氮气，通过物理方法（如压缩、冷却）将空气液化，然后利用氮气和氧气沸点的不同，进行分馏，得到氮气。
（2）氢气的来源氢气主要通过以下方法制取：①水煤气法：C ＋ H₂O ＝ CO ＋ H₂（条件：高温）CO ＋ H₂O ＝ CO₂＋ H₂（条件：催化剂、加热）②天然气制氢：CH₄＋ H₂O ＝ CO ＋ 3H₂（条件：催化剂、高温）2、原料气的净化（1）脱硫：除去原料气中的硫化氢等硫化物，防止催化剂中毒。
工业合成氨教案
信息化教学设计判断合成氨反应能否自发进行检验，终于证实了能斯特的计算错误，合成氨反应是能发生的。
【请你算一算】合成氨反应是一个可逆反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)已知298K时，△·mol-1△·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。
·mol-1〕＜0298K时，合成氨反应是可以自发进行的。
帮助哈伯走出困境合成氨反应的限度合成氨反应的速率【播放音频】资料二哈伯经过多次实验，发现：在高温条件下这个反应会进行。
但是，他还发现：当温度升高到1000℃时，氨的产率仅为0.012%，还不如低温时的产率；降低反应温度时，反应却又变得十分缓慢。
哈伯的研究陷入困境。
【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，分析什么条件有利于氨的合成？【板书】一、合成氨反应的限度【讲述】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。
进一步研究发现，在一定的温度、压强下，反应物氮气、氢气的体积比为1：3时平衡混合物中氨的含量最高。
【过渡】在寻找最正确的生产条件时，除了考虑反应的限度时，还需要研究采取哪些措施来提高化学反应速率。
【板书】二、合成氨反应的速率【交流·研讨】1、结合影响反应速率的因素，思考什么条件能提高合成氨反应的速率？2、实验说明，在特定条件下，合成氨反应的速率与参与反应的物质的浓度的关系为v =kc(N2)c(H2)c-1(NH3)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？学生讨论分析反应特点：合成氨反应为放热、气态物质系数减少的可逆反应。
学生讨论答复：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、H2的体积比为1：3时平衡混合物中氨的含量最高。
学生观看图2-4-3进行分析。
《氨的合成》教案2
《氨的合成以及侯氏制碱法》教案〔课程标准要求〕.了解我国主要生产资源、基本化工产品的主要种类和发展概况。
.了解合成氨的主要反应原理、原料、重要设备、流程和意义，认识催化剂的研制对促进化学工业发展的重大意义。
.用碳酸氢铵和食盐制备碳酸钠，了解氯碱工业的资料。
〔教学内容增减建议〕淡化合成氨的化学原理讲述，主要培养分析流程和装置图的能力，利用原料气的获得，强化反应方程式的书写；增加候氏制碱法的讲述。
〔课时安排〕第一单元用课时；第二单元课时，第三单元课时。
复习课时。
共课时〔知识回顾〕.从平衡的速率角度思考如何选择合成氨气的条件？.合成氨气的温度选择为什么选择５００摄氏度左右.为什么工业制硫酸中选择常压，而工业合成氨气选择高压？.工业设计考虑的因素有哪些？〔知识学习〕.观察课本工业合成氨的流程图思考如何及时分离出氨气？原理是什么？.循环设计的目的是什么？如何实现循环？.原料气氮气的得到的途径你可以设计出哪些？你认为可行的方法是什么？能否直接利用空气？理由是什么？.你有几种方法得到氢气？你认为可行的研究方向为？利用水和煤得到氢气是普遍采用的方法请写出化学方程式，从实验的角度思考如何得到纯净的氢气？.请观察课本合成氨塔，思考合成氨气塔的设计的意图，为什么采用四层催化剂？热交换器的作用是什么？冷激气的设计思路是什么？.合成的氨气配水使用是一种肥料，为什么还要转化为铵盐或尿素？后者的好处是什么？.候氏制碱法的原理为：，，利用浓氨水、碳酸钙、盐酸、硝石灰、氯化铵、食盐为原料生产碳酸氢钠，并设计食盐测量所得产品中食盐的含量[习题巩固]、利用天然气合成氨的工艺流程示意如下：依据上述流程，完成下列填空：()天然气脱硫时的化学方程式是() 经一次转化后产生、产生 (用含的代数式表示)()()和反应在加压下进行，加压的理论依据是 (多选扣分)()相似相溶原理 ()勒沙特列原理 ()酸碱中和原理()由分解得到的可以用于(写出的一种重要用途)。
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。
合成氨工业教案
合成氨工业教案
教学目标
知识技能：初步认识合成氨的化学原理；了解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；了解合成氨生产的主要流程。
能力培养：思维能力，自学能力。
科学思想：渗透辩证唯物主义观点；关心环境、能源。
科学品质：进行爱国主义教育，培养学生进取、创新的优良品质。
科学方法：资料和事实的处理，科学抽象。
重点、难点合成氨工业生产适宜条件的选择。
教学过程设计
2NH
2
平衡两个方面来
分析，提高分析
问题的能力。
2
CO CO
附1：随堂检测答案
1．解析：因催化剂不影响化学平衡，合成氨是放热反应，降温有利于平衡向生成氨的方向移动。
答案：（B）、（C）
2．（1）加快反应速率（2）提高催化剂活性（3）温度过高不利于SO3生成常压下SO2转化率已经很高通入过量空气
3．解析：注意本题反应方程式未配平，而工业生产要求成本低、原料利用率高、反应条件相对比较温和。
答案：（C）
附2：我国合成氨工业的发展情况：解放前我国只有两家规模不大的合成氨厂，解放后合成氨工业有了迅速发展。
1949年全国氮肥产量仅0.6万吨，而1982年达到1021.9万吨，成为世界上产量最高的国家之一。
改革开放以来，我国引进了一批年产30万吨氮肥的大型化肥厂设备。
17我国自行设计和建造的上海吴泾化工厂也是年产30万吨氮肥的大型化肥厂。
这些化肥厂以天然气、石油、炼油气等为原料，生产中能量损耗低，产量高，技术和设备都很先进。
清泉州阳光实验学校高中化学 主题 空气资源 氨的合成 课题 氨的工业合成教案 高二化学教案
清泉州阳光实验学校课题2氨的工业合成●课标要求1．理解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义。
2．认识催化剂的研制对促进化学工业开展的重大意义。
●课标解读1.能根据合成氨反响的特点，根据勒·夏特列原理选择适宜氨合成的反响条件。
2．明确合成氨工业流程以及各设备的作用或者者反响原理。
●教学地位合成氨工业是课程标准中明确要求的内容，也是高考的高频考点，尤其是化学平衡挪动原理在合成氨反响中的应用。
合成氨适宜条件的选择、工艺流程中各环节的操作等更是高考的热点。
●新课导入建议●教学流程设计课前预习安排：看教材P6－10，填写上上[课前自主导学]，并完成[考虑交流]。
⇒步骤1：导入新课，本课时教学地位分析。
⇒步骤2：建议对[考虑交流]进展提问，反响学生预习效果。
⇒步骤3：师生互动完成探究1，可利用[问题导思]①、②、③的设问作为主线。
⇓步骤7：通过[例2]和教材P8－10“如何获得大量廉价的原料气〞讲解研析，对“探究2、合成氨的消费工艺及原料气的制备〞中注意的问题进展总结。
⇐步骤6：师生互动完成“探究2〞，利用[问题导思]①、②、③的设问作为主线。
⇐步骤5：指导学生自主完成[变式训练1]和[当堂双基达标]第1、2、5题。
⇐步骤4：通过[例1]和教材P6－8“探究合成氨的最正确条件〞的讲解研析，对“探究1、合成氨条件的选择〞中注意的问题进展总结。
⇓步骤8：指导学生自主完成[变式训练2]和[当堂双基达标]中的3、4题。
⇒步骤9：引导学生自主总结本课时知识框架，然后对照[课堂小结]。
安排课下作业完成[课后知能检测]。
1.认识合成氨的反响原理和特点，并能根据化学反响速率和化学平衡原理综合考虑合成氨消费中的相关因素，选择合成氨反响的最正确条件。
2.知道获得大量廉价的氢气是实现合成氨消费的关键问题，知道合成氨工业原料氮气和氢气获得的途径和方法，可以写出相应的化学方程式。
3.能根据合成氨反响的特点分析氮气和氢气不能完全转化的原因，知道循环法使未转化的氮气和氢气得到利用的原理和方法。
教学设计2：氨的工业合成
高中化学选修化学与技术氨的工业合成教学设计教师用书独具教学目标●课标要求1．了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义。
2．认识催化剂的研制对促进化学工业发展的重大意义。
●课标解读1．根据合成氨反应的特点，依据勒·夏特列原理选择适合氨合成的反应条件。
2．明确合成氨工业流程以及各设备的作用或反应原理。
●教学地位合成氨工业是《课程标准》中明确要求的内容，也是高考的高频考点，尤其是化学平衡移动原理在合成氨反应中的应用。
合成氨适宜条件的选择、工艺流程中各环节的操作等更是高考的热点。
教学设计●新课导入建议●教学流程设计课前预习安排：看教材o、18 mo、1 mo，反应转化的N2物质的量为，则：N2＋3H22NH3起始量 6 mo 18 mo 1 mo转化量3 2平衡量 6 mo－18 mo－3 1 mo＋26 mo－∶18 mo－3∶1 mo＋2＝9∶27∶8解得：＝mo所以转化的H2的物质的量为mo，H2的转化率为错误!×100%＝25%。
【答案】25%1．熟记合成氨反应的1个化学方程式：N2＋3H2错误!o气体A与3 mo气体B在一定条件下发生反应：Ag ＋3Bg2Cg放热，达到平衡时，B转化率为50%，则A转化率为A 50%B 40%C 30%D 25%【解析】由Ag＋3Bg2Cg可知，n A转化＝错误!n B转化＝错误!×3 mo×50%＝mo，则A的转化率为错误!×100%＝25%。
【答案】D9．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＋V3LB V1＋V2－V3LC V1＋V2－2V3LD [V3－V1＋V2]L【解析】根据差量法计算。
由N2＋3H22NH3，可知NH3～ΔV减少，因ΔV＝V1＋V2－V3L，故V NH3＝ΔV＝V1＋V2－V3L。
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《氨的工业合成》导学案【教学目标】1、了解合成氨生产的一般流程和反应原理、反应条件；2、了解实验研究与实际生产之间的转化；3、了解合成氨的发展；4、了解合成氨工业的三废处理。
【教学重点难点】1、合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义；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。
【情景材料】在让合成氨的工艺走出实验室实验工业化学生产的过程中，德国化学工程师博施作出了重大贡献，他经过大量试验，找到较为理想的铁催化剂，设计并建造了能够耐高温、高压的合成氨装置。
1910年，德国建立了世界上第一座合成氨试验厂，1913年，又建立了生产规模的合成氨厂。
从此以后，合成氨工业便迅速发展起来。
工业上是如何合成氨的？【教学过程】一、合成氨的基本生产过程合成氨的基本生产过程主要包括三个步骤：、、。
1、原料气的制备(1)氮气的制备①物理方法：②化学方法：将空气中的氧气与作用生成，再除去。
(2)氢气的制备①碳与水蒸气的反应，用方程式表示为：。
②水蒸气与碳氢化合物的反应，用方程式表示为：，。
2、原料气的净化(1)含义：原料气的净化是指，目的是。
(2)净化方法①H2S的除去，用方程式表示为：；②CO 的除去，用方程式表示为：；③CO 2的除去，用方程式表示为：。
3、氨的合成与分离 (1)氨的合成：将净化后的原料气加压送进 ，在适宜条件下充分反应制取氨。
(2)从合成塔出来的混合气体，其中氨气占总体积的15%，要把混合气体通过 使氨液化，再导入 。
二、合成氨工业的发展1、原料及原料气的净化原料气之一的氮气来自 ，现在氢气主要通过不同的 态可燃物(煤和焦炭)、 . 态可燃物(石油提炼后的石脑油、重油)、 态可燃物(天然气、焦炉气)为原料。
2、催化剂的改进多年来一直用 作催化剂，目前有采用 为基础活性物质的新型催化剂。
3、环境保护(l)废渣：可用作 的原料。
(2)废气：主要是 和 等有害气体，对H 2S 的处理，先后采用直接 法(选择性催化氧化)、 法(用溶剂吸收浓缩，CO 2也可用来生产 和 等。
(3)废液：主要是含 和含 的污水，处理含氰化物主要用 、加压 、 分解、 、沉淀、 回炉等方法；处理氨废水可用 的方法回收氨气，也可用治理。
【答案及解析】一、造气(制备合成氨的原料气)；净化(原料气净化处理)；合成(使原料气进行化学反应合成氨)。
1、液态空气 液氮 液氧 碳 二氧化碳 二氧化碳 C ＋H 2O=====高温CO ＋H 2CH 4＋H 2O=====高温3H 2＋CO CH 4＋H 2O =====高温催化剂4H 2＋CO 22、除去原料中杂质的过程 防止催化剂中毒H 2S ＋NH 3·H 2O===NH 4HS ＋H 2O CO ＋H 2O =====催化剂△CO 2＋H 2 K 2CO 3＋CO 2＋H 2O=2KHCO 33、合成塔冷凝器液氨贮罐二、1．空气固液气2．磁铁矿钌3．(1)建材和肥料(2) H2S CO2氧化循环尿素碳铵(3)氰化物氨生化水解氧化化学反吹蒸馏离子交换法【堂中互动】【问题探究1】合成氨的原料气是如何制备的？【教师点拨】原料制备路线的选择，应综合考虑资源、工艺、能耗、成本、环境等重要因从素。
分析解答：制备合成氨的原料气氮气：合成氨所需要的氮气都取自空气。
从空气中制取氮气通常有两种方法：一是将空气液化后蒸发分离出氧气而获得氮气；另一是将空气中的氧气与碳作用生成二氧化碳，再除去二氧化碳得到氮气。
氢气：氢气则来源于水和碳氢化合物。
可以将水蒸气通过赤热的煤(或焦炭)层，使水蒸气与碳发生化学反应生成一氧化碳和氢气：C＋H2O CO＋H2。
【即学即练1】合成氨所需的原料是()①水②空气③焦炭④铁触媒A、①②B、②③C、①②③D、全部【答案】C【解析】铁触媒是合成氨的催化剂，不属于原料。
【问题探究2】原料气在合成氨之前为何进行净化？如何净化？氨的合成与分离是如何进行的？【教师点拨】①一氧化碳的变换具有重要的意义：一是提高了燃料的利用率和氢气的产率；二是解决了氢气中的杂质难以除去的问题。
②在原料气净化的最后，还要将原料气作精制处理使杂质的含量减少到最低程度。
常用的方法之一是用醋酸、铜和氨配成的溶液来吸收H2S、CO、CO2、O2等杂质。
③将氨从反应混合物中分离出来，利用的原理是氨易液化，氮气和氢气难液化，采用的方法是将混合气体通过冷凝器使氨液化。
循环操作的主要目的在于充分地利用原料、降低成本；从工艺设计以及环境保护角度来说，循环操作有利于实现全封闭、连续化生产，有利于减少工序、控制废弃物的排放，因此，循循环操作常常成为化学工艺设计时重点考虑的问题。
分析解答：原料气的净化①对原料气净化的原因：在制取原料气的过程中，常混有一些杂质，其中的某些杂质会使合成氨所用的催化剂“中毒”，所以必须除去，这一过程称为原料气的净化。
②吸收H2S：用稀氨水吸收H2S杂质：NH3·H2O＋H2S===NH4HS＋H2O。
③除去CO：制造原料气过程中产生的CO必须变成CO2除去。
工业生产中在催化剂(如Fe2O3和CuO等)作用下，一氧化碳可以与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气：CO＋H2O=CO2＋H2，生成的二氧化碳常采用K2CO3溶液吸收：K2CO3＋CO2＋H2O===2KHCO3。
④精制原料气：用醋酸、铜和氨配制成的溶液来吸收CO、CO2、O2、H2S等少量有害气体，进行精制处理。
(2)为了使氨从没有反应的氮气和氢气里分离出来，要把混合气体通过冷凝器使氨液化，然后在气体分离器里把液态氨分离出来导入液氨贮罐。
由气体分离器出来的气体，经过循环压缩机，再送到合成塔中进行反应。
【即学即练2】下图是合成氨的简要流程示意图：(1)写出所含主要物质的化学式：A__________，B_________，C__________，D_________。
(2)写出设备名称：D____________，E_________。
【答案】(1)A：N2、H2B：NH3C：N2、H2D：NH3、N2、H2(2)合成塔；分离器【解析】合成氨的过程是将原料气(氮气、氢气)压缩后送入合成塔内进行反应，然后冷却，在分离器的作用下，将液氨分离出来，剩余的气体(氮气和氢气)再进入合成塔内合成，这样循环利用，可提高产率。
【问题探究3】联合生产是指在整个生产过程中生产多种产品。
根据合成氨的生产过程，请举例说明合成氨工业可以进行哪些联合生产或深加工？【教师点拨】联合生产可以使原料、产品等物料得到充分的利用，减少物流交通所耗费的人力、物力，降低产品的成本。
可以实现能量和设备等资源、技术的共享，也是绿色化学工艺改进的一条重要思路。
分析解答：从经济角度，联合生产有可能实现大规模生产，以求得规模效益和综合效益的最大化。
例如，合成氨与硝铵、碳铵等氮肥生产：的联合，石油精炼厂与合成洗涤剂厂的联合生产等。
【即学即练3】氨在国民经济中占有重要的地位。
现在约有80%的氨用来制造化肥，其余的用作生产其他化工产品的原料。
例如，农业上使用的氮肥如尿素、硝酸铵、磷酸铵、硫酸铵、氯化铵、氨水以及各种含氮混合肥料和复合肥料，都是以氨为原料制成的；氨氧化法制硝酸是工业上制硝酸的主要方法。
(1)对于合成氨的反应来说，使用催化剂和施以高压，下列叙述中正确的是( ) A 、都能提高反应速率，都对化学平衡状态无影响B 、都对化学平衡状态有影响，都不影响达到平衡状态所用的时间C 、都能缩短达到平衡状态所用时间，只有压强对化学平衡状态有影响D 、催化剂能缩短反应达到平衡状态所用时间，而压强无此作用(2)综合考虑各种因素，在实际生产中，合成氨一般选择以________为催化剂，压强在________之间，温度在________左右。
(3)要实现合成氨的工业化生产，首先要解决氢气和氮气的来源问题。
氢气的制取可有以下几条途径：①电解水制取氢气，②由煤或焦炭来制取氢气，③由天然气或重油制取氢气。
你认为哪种方法是最佳选择？________(填序号)，其反应的化学方程式为_____________________ ______。
(4)硝酸厂的尾气中含有NO 和NO 2等污染物，为了防止污染大气可以用烧碱溶液吸收从吸收塔中放出的尾气，发生的反应如下：2NaOH ＋NO ＋NO 2===2NaNO 2＋H 2O 2NaOH ＋2NO 2===NaNO 2＋NaNO 3＋H 2O 但在实际生产中常用纯碱代替烧碱，也能发生类似的反应，且放出CO 2，试写出用纯碱溶液吸收NO 和NO 2的两个反应的化学方程式：①_______________________________；②______________________________________。
【答案】(1)C(2)铁触媒；20～50 MPa ；500 ℃(3)③；CH 4＋H 2O =====催化剂高温CO ＋3H 2；CO ＋H 2O =====催化剂△CO 2＋H 2 (4)①Na 2CO 3＋NO ＋NO 2===2NaNO 2＋CO 2②Na 2CO 3＋2NO 2===NaNO 2＋NaNO 3＋CO 2【解析】(1)对合成氨的反应，催化剂只能提高反应速率，不能使化学平衡发生移动；高压能提高化学反应速率，也能使化学平衡向生成氨的方向移动。
(3)电解水制氢气，电能消耗大，成本高；煤作原料，能源消耗大，污染大。
天然气作为洁净燃料，便于管道运输，有投资省、能耗低的优点。