高中化学 第1单元课题2人工固氮技术——合成氨同步导学 新人教版选修2
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。
高中化学 第一单元课题2人工固氮技术-合成氨教案 新人教版选修2
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2人工固氮技术__合成氨学案新人教版选修2
课题2 人工固氮技术——合成氨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．了解工业合成氨与环境的关系，知道合成氨工业“三废”处理的基本方法。
授课提示：对应学生用书第5页一、氮的存在和固定1．存在 地壳中含量只有0.04%，大气中氮气占空气体积的78%。
2．氮的固定(1)概念：氮的固定是指将游离态氮转变为化合态氮的方法。
(2)分类氮的固定⎩⎨⎧ 自然固氮⎩⎪⎨⎪⎧ 高能固氮如：通过闪电等产生氮的化合物生物固氮如：豆科植物的根瘤菌固氮人工固氮⎩⎪⎨⎪⎧ 工业合成氮仿生固氮二、合成氨的反应原理1．反应原理用氢气和氮气合成氨的化学方程式为：N 2＋3H 2高温、高压催化剂2NH 3。
2．反应特点合成氨反应是一个可逆、放热、气体分子总数减小的反应。
3．反应条件工业上，合成氨的适宜条件为采用以铁为主的催化剂、400～500_℃的温度、10～30_MPa 的压强。
三、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：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．制备合成氨的原料气(1)氮气的制备①物理方法：空气――→降温加压液态空气――→蒸馏精馏⎩⎪⎨⎪⎧ 液氮液氧 ②化学方法：将空气中的氧气与碳作用生成CO 2，再除去CO 2。
(2)氢气的制备①碳与水蒸气的反应，用方程式表示为：C ＋H 2O(g)=====高温CO ＋H 2。
②水蒸气与碳氢化合物的反应，用方程式表示为：CH 4＋H 2O(g)=====高温催化剂3H 2＋CO ，CH 4＋H 2O(g)=====高温催化剂4H 2＋CO 2。
2．原料气的净化(1)含义：原料气的净化是指除去原料气中杂质的过程，目的是防止催化剂中毒。
(2)净化方法①H 2S 的除去，用方程式表示为：H 2S ＋NH 3·H 2O===NH 4HS ＋H 2O 。
高中化学第1单元走进化学工业课题2人工固氮技术——合成氨作业新人教版选修2(2021学年)
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合成氨的反应原理一、氮的存在和氮的固定1。
下列过程属于氮的固定的是（ )A。
闪电下Ｎ２与O2反应生成NOB.ＮＯ2溶于水生成HNO3C.工业上用NH3制造尿素[ＣO(NH2）2]D．NH3与Cｌ2反应生成N2和ＨCl解析：Ａ项，Ｎ２转化为NO,属于氮的固定;ＮO２→ＨＮO3，NＨ3→CO（NH２）2均为由含氮化合物转化为含氮化合物的过程,不是氮的固定;ＮH3→Ｎ２,含氮化合物转化为Ｎ2，不属于氮的固定。
答案:Ａ2．农作物生长发育需要大量的氮养分,除了可用人工固氮方法(合成氨)获得铵态氮外,自然界雷电现象也是一种固氮途径,经由雷电固定的氮是硝态氮（硝酸或硝酸盐形式)，写出氮气转化为硝酸的化学方程式, , .解析:电闪雷鸣的雨天，会产生放电现象，使空气中的氮气和氧气反应生成了一氧化氮，一氧化氮又被氧气氧化成二氧化氮。
二氧化氮在雨水中与水反应生成硝酸。
答案：N2＋O22ＮO 2NO+O22ＮO2３NO2＋H2O2HNO3＋NO二、合成氨的反应原理3。
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入1 ｍｏl N２和3 mol H2,在一定条件下使该反应发生,有关说法正确的是（ )N２+3H22ＮH3A.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。
高中化学第一单元走进化学工业课题2人工固氮技术——合成氨学案新人教版选修2
课题2 人工固氮技术——合成氨名师导航知识梳理〔1〕合成氨工业流程原料气_____________→_____________→压缩→①原料气制取N2：先将空气____________、____________别离出____________，或者将空气中____________与碳作用生成____________，除去____________后得N2。
H2：用水与燃料〔煤、焦油、石油、天然气等〕在高温下制取。
用煤与水制H2主要反响为：____________________________________。
②制得N2、H2需净化，除杂质，需用压缩机压缩至高压。
③氨合成：在适宜条件下，在合成塔中进展。
④氨别离：经____________使氨液化，将____________别离出来，提高原料转化率，并将没有反响完全____________与____________循环送入合成塔，使其充分被利用。
〔2〕氨合成①主要设备：____________。
②反响原理：___________________________________________________________ _______。
选择适宜条件目是___________与___________。
因此可依据外界条件对___________与___________规律，选择适宜反响条件。
〔1〕选择适宜条件依据合成氨反响原理：N2〔g〕+3H2〔g〕2NH3〔g〕，ΔH=-92.4 kJ·mol-1，这一反响特点是________、________热________反响。
〔2〕合成氨适宜条件①增大________、________浓度，及时将生成________别离出来。
②温度为________ ℃左右。
③压强为________—________ Pa。
④________作催化剂。
知识导学首先合成氨工业流程根据化学原理，综合考虑原料储量、来源、运输、仓储、设备、环境保护、生产本钱等诸多要素，并将多个方案进展系统分析，方可确定一个成功生产工艺流程。
高中化学 第一单元 走进化学工业 课题2 人工固氮技术——合成氨教案2 新人教版选修2
课题二人工固氮技术—合成氨一、教学目标学问与技能：1.了解合成氨对人类社会进展的重要意义。
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。
过程与方法：1.通过试验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争辩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进展，理解实际生产中问题。
情感态度与价值观：1.能够说出环境污染的主要方面及防止污染的一些措施，增加环境意识，作环境爱护的宣扬者、行动者。
2.通过本节的学习，说明工业生产中加快反应，提高原料利用率，节省能源及环境爱护的一些措施和方法。
二、教学重点合成氨的反应原理、合成氨生产的适宜条件。
三、教学难点合成氨生产适宜条件。
四、教学方法争辩探究、多媒体。
五、课时支配1课时六、教学过程[课程引入] 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密，四季常青。
请同学们一起思考并解释缘由。
[争辩归纳] N2 + O2 ==== 2NO2NO + O2 ==== 2NO23NO2 + H2O ==== 2HNO3 + NO空气中的氮转化为氮氧化物被植物吸取。
在人们生活中也经常有“雷雨发庄稼”“春雨贵如油”等说法。
[过渡]大家都知道在地壳中氮的含量只有0.04%，而大气中氮气的体积分数为78%。
空中游离态氮气不能被庄稼吸取，必需将其转化为氮的化合物后才能被吸取。
将游离氮转化为化合态氮的方法叫氮的固定。
大家请看教材P10上，看一下氮在自然界的循环。
那么怎样才能有效利用廉价的自然资源来生产含氮化合物？请阅读思考与沟通—事实2部分。
[叙述] 家作物每年从土壤中摄取大量含氮化合物，为了补偿土壤中削减的氮，必需施加氮肥。
必需人工固氮。
由于氮气的化学性质很不活泼，直到20世纪初才争辩出一些固氮方法，其中合成氨是最有效且便于工业化的方法，本节课我们就一起来探讨这一内容。
最新学年高中化学 第一单元 走进化学工业 课题2 人工固氮技术——合成氨教学案 新人教版选修2(考试必备)
课题2 人工固氮技术——合成氨1．氮的固定使空气中游离态的氮转变为化合态的氮的方法叫氮的固定。
2．合成氨原理(1)实验装置：(2)现象：湿润的pH 试纸变为蓝色。
(3)化学方程式：N 2＋3H 2高温、高压催化剂2NH 3(放热反应)。
3．工业合成氨的条件⎩⎪⎨⎪⎧ 温度：400～500 ℃压强：10～30MPa催化剂：以铁为主[跟随名师·解疑难](1)工业合成氨的反应是一个气体体积减小的放热反应。
(2)合成氨条件的选择：①压强：无论从反应速率还是化学平衡考虑，压强越大越有利于合成氨。
但压强太大，动力消耗大，设备的质量和制造水平要求高，故必须综合考虑。
目前我国合成氨厂一般采用的压强在10～30 MPa 之间。
②温度：对于放热反应，升温可提高反应速率，但转化率降低，若温度太低，反应速率又太慢，综合考虑以500 ℃左右为宜，而且在此温度下催化剂活性最大。
③催化剂：加快反应速率但不影响平衡，可以提高单位时间内氨的产量。
目前工业上多以铁触媒为催化剂。
[剖析典例·探技法][例1] 有关合成氨工业的叙述，不能用勒夏特列原理解释的是( )A ．使用铁触媒有利于合成氨的反应B ．高压比常压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 ．使反应混合物中的氨液化有利于合成氨的反应[名师解析] 使用铁触媒，可以加快化学反应速率，缩短达到平衡的时间，但平衡不会发生移动，不能用勒夏特列原理解释；合成氨的反应是放热反应，低温虽可提高平衡混合物中NH 3的含量，但反应速率太慢，而温度太高，虽能加快反应速率，却使平衡混合物中NH 3的含量降低，因此工业生产中一般采用500 ℃左右的温度，此时催化剂的活性最大，故不能用勒夏特列原理解释。
[答案] AC[名师点睛]合成氨条件的理论分析与实际化工条件比较合成氨的生产主要包括三个步骤：造气、净化、合成。
1．制备合成氨的原料气CH 4＋H 2O =====催化剂△CO ＋3H 2、CH 4＋2H 2O =====催化剂△CO 2＋4H 2。
高中化学第一单元走进化学工业2人工固氮技术__合成氨课后习题含解析新人教版选修2
人工固氮技术——合成氨A组1.人工固氮的成功对人类社会的进步具有重大意义,下列过程属于人工固氮的是( )A.种植豆科植物,利用其根瘤菌将氮气转化为蛋白质B.闪电时氮气与氧气化合,生成的氮的化合物被植物吸收C.化工厂中在催化剂作用下使氮气与氢气化合成氨气D.以氨气为原料生产各种化肥解析:豆科植物的根瘤菌将氮气转变成植物蛋白属于生物固氮过程,A错误;闪电时氮气和氧气反应生成NO,是在自然条件下的氮的固定,B错误;在一定条件下反应生成N属于工业合成氨的过程,属于人工固氮方式,C正确;由N生产各种化肥,是氮的化合物之间的转化过程,不属于氮的固定过程,D 错误。
答案:C2.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N2D.升高温度解析:A项不能提高转化率,B、D项反而会降低H2转化率;只有充入过量N2才能使平衡向正反应方向移动,提高H2转化率,故C正确。
答案:C3.合成氨工业中采用循环操作,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操作,将N2、H2循环压缩到合成塔中,提高了N2、H2的利用率。
答案:D4.化工生产中,为加快反应速率应优先考虑的措施是( )A.选用适宜的催化剂B.采用高压C.采用高温D.增大反应物浓度解析:化工生产中应首先考虑的是生产成本,因此应先考虑使用催化剂,提高反应速率。
答案:A5.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.不断分离出氨解析:催化剂只能改变化学反应速率,对平衡移动无影响。
答案:C6.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%,所以生产氨的工厂的效率都很低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400~500 ℃,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,因此A项错误;控制反应温度为400~500℃,主要是为了使催化剂活性最大,因此,C选项错误;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1×107~3×107Pa,但这并不是因为该压强下铁触媒的活性最大,因此,D选项错误。
高中化学第一单元走进化学工业1.2人工固氮技术——合成氨教案1新人教选修2
•由氮气与氢气直接合成氨的化学原理为:
方程式见胶片
(二)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____；氢气主要来源于____。
试写出碳与水制氢气的化学方程式。
C+H2O===CO+H2
CH4+H2O===3H2+CO CH4+2H2O===4H2+CO2
2、催化剂的改进
3、环境保护
废气 主要发是硫化氢和二氧化碳等有害气体。
废液 主要是含氰化物和氨的污水。
废渣 主要来自造气阶段。
【课堂训练】1---2
【小结】
工业合成氨:
(1)原理:
(2)条件:
(3)生产过程:
(4)三废处理:
【布置做业】
作业
布置
P课本：20页 5
教
学
后
记
天然合成氨是N2、O2作用；人工合成氨是N2、H2反应。
难
点
合成氨生产适宜条件
教
具
PPT课件
课时量
1节Байду номын сангаас
教
学
过
程
【进行新课】
[设立情景]神秘的魔鬼谷
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 ==== 2NO
2NO + O2 = 2NO2
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
（三）工业合成氨的三个生产过程
造气, 净化，合成与分离
高中化学 第一单元 走进化学工业 课题2 人工固氮技术
课题2 人工固氮技术——合成氨1．了解工业合成氨的基本原理、基本生产过程以及合成氨工业的发展。
2．了解工业获得合成氨的大量廉价原料气的方法，了解合成氨原料气循环利用的原理和重要意义。
3．了解工业合成氨与环境的关系。
德国化学家哈伯(1868—1934)一生从事化学研究，曾在1906年发明了氨的合成法，1908年又发明了合成氨的催化剂，为工业化生产奠定了基础。
思考：如何利用空气中的氮气来合成氮肥呢？答案：氮气与氢气在高温、高压和催化剂条件下生成氨气，由氨气来合成氮肥。
一、合成氨的反应原理1．反应的化学方程式工业合成氨反应的化学方程式________________________________________。
2．反应的特点(1)____________________反应；(2)____________________反应；(3)气体分子总数____________________的反应。
3．适宜化工生产条件的选择温度：____________；压强：______________；催化剂：____________________。
自主思考：①合成氨反应中催化剂的主要作用是什么？②合成氨方案的主要优点是什么？二、合成氨的基本生产过程主要包括三个步骤：________、________、________。
1．制备合成氨的原料气(1)制备氮气方法一：__________________________。
方法二：________________________________。
(2)制备氢气方法一：水蒸气与碳反应，化学方程式为__________________。
方法二：甲烷与水蒸气反应，化学方程式为______________________；____________________________。
2．原料气的净化(1)除去H2S(用氨水)的化学方程式为______________________。
人教版高中数学选修二化学高二第一单元课题2人工固氮技术——合成氨同步
人教版化学高二选修2第一单元课题2人工固氮技术——合成氨同步练习一、选择题1. 下面是合成氨的简要流程示意图，沿X线路回去的是()A．N2和H2B．催化剂C．仅N2D．仅H2答案：A解析：解答：因合成氨为可逆反应，从合成塔出来的混合气体中含有大量的N2、H2，为提高原料的利用率，将分离后的氮气、氢气再输送到压缩机，循环利用。
分析：本题考查工业合成氨气的流程、原料的循环利用等，题目难度不大。
2. 下列关于催化剂的说法，正确的是(双选)()A．催化剂能使不起反应的物质发生反应B．在化学反应前后催化剂性质不改变，质量发生改变C．催化剂能改变化学反应速率D．在化学反应过程中，催化剂质量和化学性质都改变答案：C解析：解答：催化剂的种类有多种，根据不同的目的和不同的化学反应而采用不同的催化剂，催化剂在反应前后的性质和质量均不发生变化。
并不是所有的不反应的物质加入催化剂均能反应，还要根据物质本身的性质。
分析：本题考查在化学反应中催化剂的作用、催化剂的性质，熟练掌握催化剂的特性是解题的关键。
3. 对于可逆反应N 2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＜0，下列说法正确的是()A．达到平衡时反应物和生成物浓度一定相等B．恒温恒压时达到平衡后加入氨气，重新达到平衡时，氨气的浓度比原平衡时减小C．达到平衡时，升高温度加快了吸热反应的速率，降低了放热反应的速率，所以反应向逆反应的方向移动D．加入催化剂可以缩短到达平衡的时间，这是因为加快了正反应的速率，而减慢了逆反应的速率答案：B解析：解答：对于可逆反应，达到平衡时反应物和生成物的浓度为一定值，但不一定相等，A错；升高温度可以同时加快正逆反应速率，对于吸热反应，正反应速率比逆反应速率增大的要快，所以反应向正反应方向移动，C错；加入催化剂可以同等程度的改变正逆反应速率，D错。
分析：本题考查化学平衡的影响因素、化学反应速率的影响因素以及化学平衡状态，题目难度中等，熟练掌握化学平衡移动原理是解题的关键。
2019学年高中化学 第一单元 走进化学工业 课题2 人工固氮技术——合成氨教学案 新人教版选修2
课题2 人工固氮技术——合成氨1．氮的固定使空气中游离态的氮转变为化合态的氮的方法叫氮的固定。
2．合成氨原理 (1)实验装置：(2)现象：湿润的pH 试纸变为蓝色。
(3)化学方程式：N 2＋3H 2高温、高压催化剂2NH 3(放热反应)。
3．工业合成氨的条件 ⎩⎪⎨⎪⎧温度：400～500 ℃压强：10～30MPa 催化剂：以铁为主[跟随名师·解疑难](1)工业合成氨的反应是一个气体体积减小的放热反应。
(2)合成氨条件的选择：①压强：无论从反应速率还是化学平衡考虑，压强越大越有利于合成氨。
但压强太大，动力消耗大，设备的质量和制造水平要求高，故必须综合考虑。
目前我国合成氨厂一般采用的压强在10～30 MPa 之间。
②温度：对于放热反应，升温可提高反应速率，但转化率降低，若温度太低，反应速率又太慢，综合考虑以500 ℃左右为宜，而且在此温度下催化剂活性最大。
③催化剂：加快反应速率但不影响平衡，可以提高单位时间内氨的产量。
目前工业上多以铁触媒为催化剂。
[剖析典例·探技法][例1] 有关合成氨工业的叙述，不能用勒夏特列原理解释的是( ) A ．使用铁触媒有利于合成氨的反应 B ．高压比常压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 ．使反应混合物中的氨液化有利于合成氨的反应[名师解析] 使用铁触媒，可以加快化学反应速率，缩短达到平衡的时间，但平衡不会发生移动，不能用勒夏特列原理解释；合成氨的反应是放热反应，低温虽可提高平衡混合物中NH 3的含量，但反应速率太慢，而温度太高，虽能加快反应速率，却使平衡混合物中NH 3的含量降低，因此工业生产中一般采用500 ℃左右的温度，此时催化剂的活性最大，故不能用勒夏特列原理解释。
[答案] AC [名师点睛]合成氨条件的理论分析与实际化工条件比较合成氨的生产主要包括三个步骤：造气、净化、合成。
1．制备合成氨的原料气CH 4＋H 2O =====催化剂△CO ＋3H 2、 CH 4＋2H 2O =====催化剂△CO 2＋4H 2。
2022新课标同步导学化学人教版(课时作业)选修2第1单元课题2人工固氮技术——合成氨
第1单元课题2(本栏目内容，在学生用书中以活页形式分册装订！)一、选择题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【解析】铁触媒是合成氨的催化剂，不属于原料。
【答案】 C2．合成氨工业中控制的反响条件应()A．温度越高越好B．压强越大越好C．混合气体中氢气含量越高越好D．所选的催化剂活性越大越好【解析】工业合成氨的热化学方程式：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4 kJ·mol －1，似乎压强越大就越有利于平衡向合成氨的方法移动，温度越高到达平衡的时间就越短，易错选A或B。
实际上在合成氨的工业生产中，压强不能太大，否那么能耗太高，并且对设备的要求高。
而根据化学平衡移动原理，此反响温度越低越有利于平衡向正方向移动，但温度太低，那么催化剂的催化活性不能很好地发挥，反响速率太慢；为解决上述矛盾，一般选择使催化剂活性最大时的温度。
【答案】 D3．为了进一步提高合成氨的生产效率，科研中具有开发价值的是()A．研制高温下活性较大的催化剂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【解析】合成氨的反响是放热反响，降低温度有利于提高合成氨的生产效率。
【答案】 C4．焦炭、一氧化碳和烃类化合物都能与水反响产生合成尿素的原料——氢气和二氧化碳，从充分利用原料的角度考虑，用以下物质生产H2和CO2最为适宜的是() A．C B．COC．天然气D．石脑油(C5H12、C6H14)【解析】生产出的H2用于合成NH3：N 2＋3H 2高温、高压催化剂2NH 3 再由NH 3与CO 2合成尿素。
由此，可找出H 2与CO 2的关系式：3H 2～2NH 3～CO 2。
分别写出备选项中各物质与H 2O 反响的化学方程式：A 项C ＋H 2O=====高温H 2＋CO ，CO ＋H 2O=====高温H 2＋CO 2总反响方程式为：C ＋2H 2O=====高温2H 2＋CO 2；B 项CO ＋H 2O=====高温H 2＋CO 2；C 项CH 4＋2H 2O=====高温4H 2＋CO 2；D 项C 5H 12＋10H 2O=====高温16H 2＋5CO 2，C 6H 14＋12H 2O=====高温19H 2＋6CO 2。
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• 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．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的转化过程。
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• 一、氮的存在和固定
• 【答案】 B
• 【点评】 勒夏特列原理只能解释有关平衡移 动问题，不能用于解释化学反应速率问题。有 效碰撞理论、勒夏特列原理各有其应用的对象， 应加以区分。
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• 1.下列关于氮气、氢气合成氨的说法中，正确 的是( )
• A．将氮气、氢气合成氨，必须施加高温、高 压、催化剂等反应条件
• B．在氮气、氢气合成氨的化学反应中，催化 剂的性能对反应物的温度和压强的高低具有一 定的制约作用
ΔH＝－92.4 kJ·mol－1
反应特点：①体积减小的反应；②放热反应；③N2 键能 很大，所以成为活化分子所需能量也很高。
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•
运用化学反应速率和化学平衡原
理的有关知识，同时考虑合成氨生产中的动力、
材料、设备等因素如何选择合成氨的适宜生产
条为增大反应物浓度， 能提高反应速率和转化率，故生产中常使用廉
。
• 2．反应特点
• 合成氨反应是一个 可逆 放热 、气体分子总数减少、 的反应。
• 3．反应条件
• 工 业 上 ， 合 成 氨 的铁作适催化宜剂 40条0～50件0 ℃
为
的温度
精品1课0件～30、MPa的压强
• 三、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：净化(原料气净化处理)
、合成(使原料气进行造气(制备合成氨的原料气)
、化学反应合成氨)
。
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• 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 CO2
成 CO2
，再除碳去
。
• (2)氢气的制备
• ①碳与水蒸气的反应，用方程式表示为：
• C＋H2O=高==温==CO＋H2
。
作用生
• C．现代工业上实施的合成氨属于仿生固氮 • D．现代工业上实施的合成氨属于人工固氮
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• 【解析】 催化剂是影响化学反应速率外部因素中的 主角。催化剂的性能强了，可以适当降低反应物的温 度和压强；催化剂的性能弱了，就要适当的提高反应 物的温度和压强。催化剂固有性能的发挥与温度有直 接的关系，温度太高或太低，都会降低催化剂的活性。
• (4)催化剂：加快反应速率但不影响平衡，可 以提高单位时间内氨的产量。目前工业上多以 铁触媒为催化剂。
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•
下列有关合成氨工业的叙述，
可用勒夏特列原理来解释的是( )
• A．使用铁触媒，使N2和H2混合气体有利于合 成氨
• 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
• 1．存在
• 地壳中含量只有0.04%
空气体78积% 的
。
，大气中氮气占
• 2．氮的固定 将游离态氮转化为化合态氮
• (1) 概 念 ： 氮 的 固 定 是 指 的方法。
• (2)分类
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• 二、合成氨的反应原理 • 1．反应原理
• 用氢气和氮气合成氨的化学方程式为：
• N2＋3H2高催温化、==剂高= 压2NH3
• D．合成氨时采用循环操作，可提高原料的利 用率
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• 【解析】 勒夏特列原理运用范围，就是能使 已平衡的可逆反应发生平衡移动的一些因素。 选项A中催化剂不能使平衡移动。选项B中加压 可使合成氨反应正向移动。选项C中高温不利 于合成氨，只能加快反应速率，另外，500 ℃ 左右铁触媒活性最大。选项D中，循环使用， 不涉及平衡移动问题。
• H2S＋NH3·H2O===NH4HS＋H2O
；
• ②CO的除去，用方程式表示为：
• CO＋H2O催==△化==剂= CO2＋H2
；
• ③CO2的除去，用方程式表示为：
• K2CO3＋CO2＋H2O===2KHCO3
。
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• 3．氨的合成与分离
• (1) 氨 的 合 成 ： 将 净 化 后 的 原 料 气 加 压 送
• ②水蒸气与碳氢化合物的反应，用方程式表示为：
• CH4＋H2O=高==温==3H2＋CO ，CH4＋H2O催=高=化=温=剂= 4H2＋CO2
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• 2．原料气的净化
• (1)含义：原料气的净化是指
防止催化剂中毒
，除目去的原料是中杂质的过程
。
• (2)净化方法
• ①H2S的除去，用方程式表示为：
进 合成塔
，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，其液中氨氨贮气罐 占总 体 积 的 15% 冷，凝器要 把 混 合 气 体 通 过
使氨液化，再导入
。
• 四、合成氨工业的发展
• 合 成催化氨剂的工改进业 的 主 要 环研境保究护 领 域 原有料及原料气的净化
、
、
。
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• 生物固氮，是自然界中的一些微生物种群(如豆科植 物的根廇菌)以自身的固氮酶为催化剂，在常温、常 压下，通过生物化学过程，将空气中的氮气转化成含 氮化合物的固氮过程。仿生固氮是人为的利用具有固 氮酶作用的人造催化剂在常温、常压下的固氮。显然， 现代工业上实施的合成氨不属于仿生固氮。
价易得的原料适当过量，以提高另一原料的利 用率。因此生产中常适当增加N2的比例。
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• (2)压强：无论从反应速率还是化学平衡考虑， 压强越大越有利于合成氨。但压强太大，动力 消耗大，设备的质量和制造水平要求高，故必 须综合考虑。目前我国合成氨厂一般采用的压 强在10～30 MPa之间。
• (3)温度：对于放热反应，升温可提高反应速 率，但转化率降低，若温度太低，反应速率又 太慢，综合考虑以500 ℃左右为宜。而且在此 温度下催化剂活性最大。
• 一、合成氨适宜条件的选择
•
如果你是一个合成氨工厂
的厂长，你对合成氨生产有何要求 ?
• [学生交流]
• 【提示】 合成氨生产的要求
• 合成氨工业要求：①反应要有较大的反应速率； ②要最大限度地提高平衡混合物中NH3的含量。
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• 什么？
[学生交流]
工业合成氨的反应特点是
【提示】 化学方程式：N2(g)＋3H2(g)高催温化高剂压2NH3(g)