第一单元+课题2+人工固氮技术————合成氨
人工固氮技术-合成氨
第一单元走进化学工业课题2 人工固氮技术——合成氨教学目标：知识与技能：1.掌握氮的固定的概念，了解工业合成氨对人类社会发展的意义。
2.利用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、典型设备、流程和意义。
过程与方法：1.通过查阅资料了解工业合成氨的反应原理，并利用所学化学反应速率，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，增强环境意识，作环境保护的宣传者、行动者。
2.树立合理利用自然资源、节约能源的观点，激发学习工业化学的兴趣，培养创新精神。
教材分析：本节教材的内容：本节教材是高中化学选修二第一章第二节《人工固氮技术—合成氨》的内容，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。
本节主要通过合成氨的反应原理、原料气的制备和净化，主要生产过程及相应设备。
在化学工业中，需要化学与技术的结合，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。
本节教材的地位及作用：本节学生已在化学必修课中，学过NH3性质，有关氨的用途也已学过，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。
教学重点：合成氨的反应原理、合成氨生产的适宜条件。
第一单元课题2人工固氮技术
第一单元课题2人工固氮技术目标要求：1.使学生明白得如何应用化学反应速率和化学平稳原理，选择合成氨的适宜条件。
2.了解合成氨生产的一样流程和反应原理、反应条件等。
3.介绍合成氨，表达化工生产的过程，表达实验室研究与实际生产之间转化过程。
学习过程：农作物需从土壤中摄取大量，必须施加氮肥。
含氮化合物还用于制造、、、等。
地壳中含氮量，大气中氮气占空气体积的。
氮的固定指的是。
一、合成氨的反应原理1. 如以下图合成氨装置加热试管中的铁丝绒至红热后注入氢气和氮气的混合气体，能够看到湿PH试纸变色2.用氢气和氮气合成氨的化学反应方程式是，属___________________反应。
3.工业上，采纳以为主的催化剂，在℃和_________ Mpa的条件下合成氨。
4.摸索与交流〔1〕合成氨中，催化剂的要紧作用是什么？〔2〕合成氨的适宜条件是什么？〔3〕选择适宜生产条件的原那么是什么？〔4〕合成氨生产时，什么缘故不采纳尽可能高的压强？通常采纳10MPa~300MPa 的压强？〔5〕实际生产中，什么缘故温度不能太高而采纳适当高温〔400～ 500℃〕？〔6〕在高温高压下，什么缘故还要使用催化剂？5. 请分析工业生产要紧应考虑哪些咨询题？6. 使用催化剂的应注意哪些特点？二、合成氨的差不多生产过程1、合成氨三个要紧步骤是〔1〕造气；〔写出化学方程式，下同〕〔2〕净化；〔3〕合成。
2、制备合成氨的原料气〔1〕制取N2：物理方法为将空气，蒸发分离出。
化学方法为碳在空气中燃烧，O2充分反应后除去CO2制取。
〔2〕制取H2：①用和高温反应制得要紧反应，。
②也可用、、、中的碳氢化合物与水蒸汽在催化剂作用下制备。
要紧反应，。
3. 原料气净化处理〔1〕原料气净化的缘故是什么？〔2〕用稀氨水吸取H2S杂质〔3〕使CO变成CO2〔4〕除去CO2〔用K2CO3吸取〕4 将原料气合成氨与分离从合成塔出来的混合气体，氨气占总体积的，要把混合气体通过冷凝器，再导入液氨。
课题2人工固氮技术-合成氨
合成氨生产过程中需要消耗大量能源和原料， 同时会产生大量的废气、废水和固废，对环境 造成一定压力。
合成氨生产过程中产生的废水含有多种有害物质 ，如重金属、有机物等，对水体环境造成污染。
05
人工固氮技术的挑战与未来展望
人工固氮技术的挑战
1 2
高能耗
传统的人工固氮技术需要消耗大量的能源，这不 仅增加了生产成本，还对环境造成了负面影响。
环境保护
通过人工固氮技术，可以减少大 气中过量的氮气排放，减轻氮氧 化物对环境的污染，对环境保护 具有重要意义。
02
人工固氮技术原理
人工固氮技术概述
人工固氮技术是通过化学或生 物方法将空气中的氮气转化为 含氮化合物的过程。
人工固氮技术是解决全球氮资 源紧缺问题的重要途径之一。
人工固氮技术广泛应用于农业 生产、工业制造和环境保护等 领域。
合成氨的化学反应原理
合成氨是一个可逆反应，需要在高温、高压和催化剂存在的条件下进行。 N2 + 3H2 → 2NH3
反应过程中需要消耗大量的能量，因此需要采用高效的合成技术和能量回收系统。
合成氨工艺流程
合成氨工艺流程主要包括原料气的制备 、净化和压缩、合成反应、氨的分离和 回收等步骤。
氨的分离和回收是将氨气从反应气体中 分离出来，并进行回收和精制，最终得 到合格的氨产品。
利用光能激发氮气和氢气发生合成反应，具有能源利用可持续、 反应条件温和等优势。
生物合成氨
利用微生物或酶催化氮气和氢气合成氨，具有反应条件温和、可 利用废弃物等优点。
THANKS
感谢观看
合成氨是农业生产中重要的氮肥来源，能够提供 植物生长所需的氮元素，促进作物生长。
合成氨生产的氮肥能够提高土壤肥力，增加农作 物产量，对保障全球粮食供应具有重要意义。
高中化学 第1单元 走进化学工业 课题2 人工固氮技术——合成氨课件高中选修2化学课件
3.将原料气合成氨与分离
从合成塔出来的混合气体，氨气占总体积的 15%，要把混合气
体通过冷凝器、__分__离_器___，再导入液氨贮罐。
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三、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空自气(kōngqì) ，目前氢气主要通过不同的 固态 (煤和焦炭)、液态(石油中提炼的石脑油、重油)、气态(天然气、 焦炉气)可燃物为原料制取。 2.催化剂的改进 多年来一直用 磁铁矿 作催化剂，目前有采用 钌为基础活性 物质的新型催化剂。
第一单元(dānyuán) 走进化学工业
课题 2 人工固氮技术——合成氨
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第一(dìyī)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。
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3.环境保护 (1)废渣：可用作原料。 (2)废气：主要是__H__2S_和___C_O_2 等有害气体，对 H2S 的处理， 可用直_接__(z_hí_jiē_)氧__化__法(选择性催化氧化循)环、(x_ún_h_uá_n_) _法(用溶剂吸收浓 缩)，CO2 可用来生产尿素和碳铵等。 (3)废液：主要是含___氰__化_物___和含氨的污水，处理含氰化物污水 主生要化(有shē_nɡ_h_u_à)_、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。
54.4
成本/元·t－1(NH3) 257 390～447 220～280 500
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。
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
精品课件
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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。
精品课件
• 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。
精品课件
•
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)
课题2人工固氮技术──合成氨
课题2 人工固氮技术——合成氨
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2.试从速率和平衡的角度综合分析合成氨工业选择400～500 ℃的 温度，10～30 MPa的压强的原因。 答案 合成氨反应是一个可逆、放热、气体分子总数减小的反应。 根据勒夏特列原理，温度越低，压强越大，该反应的平衡体系中 氨的含量越高；但降低温度使反应速率降低，增大压强对设备要 求较高，而400～500 ℃时催化剂活性最好，10～30 MPa下N2、 H2的转化率已经较高，故选择在该条件下进行合成氨。
课题2 人工固氮技术——合成氨
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4.合成氨工业的发展
合成氨工业的主要研究领域有以下三个方面：
(1) 原料及原料气 的净化。 (2) 催化剂 的改进。
(3)环境保护 废渣：用作 建材和肥料的原料 ；
废气：主要是 H2S 和 CO2 等有害气体； 废液：主要是含 氰化物 和含 氨 的污水。
课题2 人工固氮技术——合成氨
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。目前工业上多采用以铁为主的催化剂。 5.及时将NH3从平衡体系中分离出来，并将 N2、H2重新压缩后 输入合成塔再次利用，提高原料的利用率。
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①铁丝绒的作用： 催化剂 。 ②润湿的pH试纸的作用： 检验生成的氨气 ，现象 pH试纸 变蓝 。 (3)工业上，通常采用以铁为主的催化剂，在 400～500 ℃和 10～30 MPa的条件下合成氨。
课题2 人工固氮技术——合成氨
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议一议 1.你知道氮固定的主要途径有哪些？通过闪电引发自然固氮的原 理是什么？ 答案 豆科植物的根瘤菌固氮，雷电固氮，人工固氮 ——工业 合成氨 N2＋O2=放==电==2NO 2NO＋O2===2NO2
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。
2020-2021学年人教版选修2第一单元课题2人工固氮技术——合成氨作业
课题2 人工固氮技术——合成氨1．合成氨的反应采用500 ℃温度的原因是()A．温度太低反应速率太小B．该温度时催化剂活性最大C．该温度时反应速率最大D．该温度时N2的转化率最高解析：工业合成氨反应的特点是：正反应是体积减小的放热反应，选用的适宜条件，400～500 ℃、铁催化剂、10 MPa～30 MPa；循环操作(N2与H2的体积比为1∶3)，在500 ℃时催化剂的活性最大。
答案：B2．合成氨时既要使合成氨的产率增大，又要使反应速率加快，可采取的办法是() ①减压②加压③升温④降温⑤及时从平衡混合气中分离出NH3⑥补充N2或H2⑦加催加剂⑧减小N2或H2的量A．③④⑤⑦B．②④⑥C．②⑥D．②③⑥⑦解析：合成氨反应N2(g)＋3H2(g)催化剂高温、高压2NH3(g) ΔH<0的特点为：正反应放热且气体体积减小。
要使平衡向正反应方向移动且反应速率加快，应选C。
答案：C3．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项不正确。
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，因此，C选项不正确。
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，因此，D选项不正确。
答案：B4．合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。
人教版化学选修二课件：第一单元 走进化学工业1.2：课题2 人工固氮技术——合成氨
方法一:将空气液化后蒸发分离出氧气而获得氮气。
方法二: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。
(2)制备氢气:
方法一:水蒸气与碳反应,化学方程式为 C+H2O
CO+H2。
方法二:甲烷与水蒸气反应,化学方程式为 CH4+H2O
3H2+CO;CH4+2H2O
4H2+CO2。
400~500 ℃时催化剂的活性最大。
答案:B
6
1
2
3
3.如图是合成氨的简要流程示意图,x 路线上送回合成塔的物质是(
4
5
)
A.催化剂
B.N2 和 H2
C.只有 N2
D.只有 H2
解析:工业上将未反应的 N2、H2 通过循环压缩机送回合成塔循环利用。
答案:(1)提高反应速率
(2)该反应是一个气体分子总数减小的反应,增大压强,有利于化学平衡
向右移动
(3)合成氨的反应是放热反应,温度升高,不利于氨气的生成,但温度过
低,反应速率很小,故需采用 400~500 ℃的温度,且此时催化剂的活性最大
(4)减小生成物氨的浓度,有利于化学平衡向右移动
探究一
探究二
1、“手和脑在一块干是创造教育的开始，手脑双全是创造教育的目的。”
2、一切真理要由学生自己获得，或由他们重新发现，至少由他们重建。
3、反思自我时展示了勇气，自我反思是一切思想的源泉。
4、好的教师是让学生发现真理，而不只是传授知识。
5、数学教学要“淡化形式，注重实质.
6、“教学的艺术不在于传授本领，而在于激励、唤醒、鼓舞”。2021年11月下午1时41分21.11.913:41November 9, 2021
《课题2 人工固氮技术──合成氨》PPT课件(云南省市级优课)
催化剂
N2(g)+3H2(g) 高温高压 2NH3(g)
2.合成氨反应是一个可逆、放热、气体分 子总数减少的反应，根据勒夏特列原理分 析工业适宜的条件。
高温 : 400～500℃ 催化剂 : Fe
高压 : 10 ～30MPa
3.试从原料、能源、设备等方面，分析和 推测合成氨反应在实际生产中可能遇到哪 些问题？
循环
高
压
分离器Biblioteka 冷凝器氨合成塔1.为什么要循环操作？
2.根据合成氨的生产过程，请举例说明 合成氨工业还可以进行哪些联合生产？
2.催化剂的改进
3.环境保护
废渣 主要来自造气阶段。
例：以煤为原料的产生的煤渣，以中有为原料 产生的炭黑等，大都用于建材和肥料的原料。
废气 主要是H2S和CO2等有害气体
化 谢谢 学
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。
废液 主要是含氰化物和氨的污水
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氰化物。
可用蒸馏法回收含氨废水。
课堂小结
①工业合成氨的原理 ②工业合成氨的反应条件 ③工业合成氨的生产过程 ④工业合成氨中产生的三废的处理
水富云天化合成氨、尿素装置检修结 束全线恢复生产
三步骤：
•造气 制备合成氨的原料气 •净化 原料气的净化处理 •合成 使原料气进行反应合成氨
①氮气的来源:取自空气 ②氢气的来源:碳与水的作用或碳氢化合 物与水的作用.
C + H2O = CO + H2 CH4+H2O=3H2+CO CH4+2H2O=4H2+CO2
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。
课题2 人工固氮技术──合成氨
CO+H2O=CO2+H2
。
(3)除去CO2(用K2CO3吸收) K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3 。
二、合成氨的基本生产过程
3．将原料气合成： 讨论1：假如你是厂长，根据合成氨的反应特点,
对工业上产品的合成，你主要考虑哪些问题？
多 ：原料的转化率高 快 ：反应速度快
二、合成氨的基本生产过程
常见方法：
生物固氮、自然固氮、人工固氮
新课标人教版高中化学课件系列
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
科学化史
一、合成氨的反应原理
加温高压
N2(g) + 3H2(g) 催化剂 2NH3 (g)
二、工业合成氨的工业流程
原料气 的制取
如何制取氢 气和氮气？
净 化
如何净化氢 气和氮气？
3．将原料气合成：
讨论2：请同学们根据合成氨的特点，从
化学反应速率和化学平衡两个角度来综合分 析，合成氨应采取什么反应条件？
合成氨的反应
（反应放热）
分析角度
加快
升高
合成氨的速率
氨的含量
反应条件 浓度
增大N2和H2的浓度
增大N2、H2的浓度， 减小氨的浓度
压强
高压 一致 高压
温度
高温 矛盾 低温
催化剂
该条件下催化剂的活性最好
4.在合成氨CD左. 采右用工的1温0～度3业0MPa的中压强 ，为增加氨的日产量，下列变 化过程中不能使平衡移动的是（ B ）
A. 不断将氨分离出来 B.使用催化剂 C. 采用500 ℃ D. 采用10～30MPa的压强
5．某温度时，在一体积为2L的密闭容器中，通入
课题2-人工固氮技术-—合成氨
●教学地位 本课题是在课题 1 的基础上学习合成氨的反应原理，利 用化学反应速率、化学平衡移动原理分析和讨论合成氨的适 宜条件。 在高考中会以合成氨为载体考查化学方程式的书写， 平衡移动原理及其应用，尾气处理等化学基础知识，体现了 化学知识在化工生产中的应用。
●新课导入建议 闪电能使空气里的氮气转化为一氧化氮、一次闪电能生 成 80～ 1500 kg 的一氧化氮。这也是一种自然固氮。 豆科植物中寄生有根瘤菌，它含有氮酶，能使空气里的 氮气转化为氨，再进一步转化为氮的化合物。 除豆科植物的根瘤菌外，还有牧草和其他禾科作物根部 的固氮螺旋杆菌、一些原核低等植物 ——固氮蓝藻、自生固 氮菌体内都含有固氮酶，这些酶有固氮作用。这一类属自然 固氮的生物固氮。
方法 流程 赤热 水蒸气――→CO＋ H2 焦炭 主要反应 高温 C＋ H2O(g)===== CO＋ H2
水蒸
H2O g 吸收 CO＋ H O(g)催化剂 ===== CO2＋ CO2＋H2――→ 2 气法 ―――→ △ CO 2 催化剂 H2 H
2
O2或水蒸气 碳氢化合――――――→ 碳氢 一定条件下 化合 物法 H2 O CO、 CO2、 H2――→ K2CO3溶液 CO2＋H2 ――――→ H2
CH4＋H2O===3H2＋ CO CH4＋ 2H2O===4H2＋ CO2
2.原料气的净化 (1)净化原因：原料气中含有的某些杂质会使合成氨所用 的催化剂“中毒”，所以必须除去。
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。
合成塔 ，
(2) 从 合成塔出来的混 合气体，其中氨 气占总体积的 15%， 要把混合气体通过冷凝器使氨液化， 再导入 液氨贮罐。 分离出的其他气体，经过循环压缩机，再送到 合成塔 中进 行反应。
第1单元 课题2 人工固氮技术──合成氨
高温高压
N2(g) + 3H2(g) 催化剂 2NH3 (g)
(放热)
(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
C+H2O===CO+H2 催化剂 CH4+H2O===3H2+CO
人工固氮技术—合成氨
(一)工业合成氨的反应原理
加温高压
N2(g) + 3H2(g)
思考:
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?
一、合成氨的反应原理 试 纸 变 兰 色
(二)工业合成氨的反应条件 • • • • 1）浓度：使用过量的氮气。 2）温度：400～500℃； 3）高压:10MPa~30MPa； 4）催化剂(加快反应速率)：铁
CH4+2H2O===4H2+CO2
催化剂
(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有的气体杂质有 __________ CO,CO 和H S
2 2
四个生产过程: 造气, 净化，合成，分离
(五)工业合成氨的工业流程:
(五)工业合成氨的工Байду номын сангаас流程:
1、用图式表示合成氨的流程： 原料气的制 取 净化 合成 分离
液氨
合成氨的实地照片
(五)合成氨工业的发展
• 阅读书本Ｐ１４～Ｐ１５页后总结．
小结： • • • • • 工业合成氨: (1)原理: (2)条件: (3)生产过程: (4)三废处理:
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。
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C+H2O===CO+H2
CH4+H2O===3H2+CO
催化剂
CH4+2H2O=Байду номын сангаас=4H2+CO2
催化剂
原料气净化
想一想:制取原料气的过程中
常混有的气体杂质有 __________ CO,CO2 和H2S
三、合成氨的生产工艺
原料： 空气、水、燃料
压缩 降温 空气 炭 CO2＋N2 除去CO2 N2 液态空气 蒸发 N2（先逸出）
赤热炭 H2O(g) 或其他燃料
CO＋H2
H2O(g) 催化剂
CO2＋H2
除去CO2
H2
C＋H2O(g) → CO＋H2 原料气的制备 净化
高温
CO＋H2O(g) →
催化剂
铁触媒 450℃
N2 + 3H2
20～50MPa
2NH3
反应条件: 1）浓度：使用过量的氮气。 2）温度：400～500℃； 3）高压:10
MPa~30 MPa； 4）催化剂(加快反应速率)： 铁
(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?
CO2＋H2 分离
液氨
N2、H2
压缩
合成
(防止催化剂中毒)
中学化学资料网 /
压 强 温 度
是否要用 催化剂
高 压 高 温
使 用
高 压 低 温
不 影 响
工业上合成氨的合适条件到底怎样？ 合 成 氨 的 适 宜 条 件 使用催化剂：铁触媒（以Fe为主体的多 成分催化剂）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； 选择合适的温度：400℃-500 ℃左右， 该温度是为合成氨催化剂的活性温度； 选择合适的压强：10MPa~30MPa，该 压强下进行生产，对动力、材料、设备 等来说正合适。
(五)合成氨工业的发展
1、原料及原料气的净化 2、催化剂的改进 3、环境保护
课堂训练：
合成氨工业有下列流程：①原料气制备； ②氨的合成；③原料气净化和压缩； ④氨的分离。其先后顺序为（ ） Ｂ A．①②③④ B．①③②④ C．④③②① D．②③④①
小结：
工业合成氨: (1)原理与过程: (2)原料： (3)合成条件: (4)三废处理:
2NO
2NO + O2 = 2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
雷雨发庄稼
氮的固定
将游离态氮转化为化合态氮的方法叫氮的固定．
(一)合成氨的反应原理
由氮气与氢气直接合成氨的化学原理为:
高温高压
N2(g)+3H2(g)
催化剂
2NH3 (g)
(放热)
二、合成氨反应条件的选择
1、合成氨反应的特点：
a、可逆反应
b、正反应放热
c、正反应是气体体积减小的反应。
问题3：请同学们分析下表。分别从化学反应速率和 化学平衡两个角度分析合成氨的合适条件。 填 表
合成氨反应
分析 角度 外界条件
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) -90.2kJ
使氨生成的快 使氨生成的多 (从化学反应速率分析) (从化学平衡分析)
７、 掌握氨碱法制取纯碱的原料、原理及工艺流程。
８、了解联合制碱法的原理。
第一章 走进化学工业
第二节《人工固氮技术 ─合成氨》
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
第一单元 《走进化学工业》
教学目标
１、以硫酸工业为例，了解化工生产中的一些基本问题。
２、知道生产硫酸的主要原理、原料、流程和意义。
３、能用勒夏特列原理选择二氧化硫催化氧化的合适条件。 ４、了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义。 ５、认识合成氨反应的特点，学会选择合成氨的适宜条件。 ６、认识催化剂的研制对促进化学工业发展的重要意义。
(四)工业合成氨的工业流程:
(三)工业合成氨的三个生产过程:
三个生产过程: 造气, 净化，合成与分离
合成氨的实地照片
造气
氮气的来源:取自空气.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. 氢气的来源:碳与水的作用或碳氢化 合物与水的作用.