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。 【投影】19 世纪英国物理学家克鲁克斯发出了“向空气中要氮肥”的号召，两位科学家的介绍。 【过渡】首先让我们感受一下科学家哈伯的研究过程。 【环节一】哈伯-实验室中合成氨的条件

N 2(g) + 3H 2(g) 2NH 3(g)，氨中含有氮氢两

种元素，空气中含有大量的氮气，科学家们设想利用氮气和氢气合成氨气。那么一个反应设计出来，我们是不是马上就做实验呢？

【提问】该反应能不能发生？在什么条件下能更快更多的得到氨气？ 【交流·研讨】 1. 常温下，氮气和氢气有可能合成氨气吗？

2. 若想提高氨在平衡混合气中的含量，可以采取哪些措施？

3. 哪些措施能够加快氮气、氢气合成氨的反应速率请同学们根据所学的知识，以小组讨论的形式解决

学案中的这几个问题并进行汇报交流。

【归纳总结】对比合成氨的有利条件中哪些是一致的哪些是矛盾的，怎样解决？哈伯在实验摸索中还会

遇到哪些困难？

【讲述】当时哈伯的确遇到了很多困难，但是他没有

放弃，通过计算和实验摸索哈伯采用了 450℃的温

度，找到具有较高活性的金属锇作为催化剂，利用

工业压缩机提供了 2×107Pa 的压强在实验室中成

功合成了氨。为工业合成氨的实现奠定了基础。后人形象的把它称为“天使”-用空气制造出面包的圣人。 【过渡】哈伯的研究成果出来之后马上被德国最大的

化学工业公司买下。委任当时也非常著名的化学工程

专家博施担任实现工业上合成氨的项目负责人。那么如何将哈伯的研究成果转化成生产力？博施团队会遇到哪些困难呢？ 【环节二】博施-工业合成氨适宜的条件

【投影】展示 4 个资料，让学生感受实现工业合成氨

中遇到的困难，引导学生分析条件的优化

【任务】结合资料以及课本，找出工业合成氨的适宜

条件

【交流研讨】

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板书设计：

第4 节反应条件的优化

-工业合成氨

一、实验室合成氨

1.方向：自发进行

2.限度：降低温度，增大压强，增大反应物浓度，减小生成物浓度

3.速率：升高温度，增大压强，增大反应物浓度，减小生产物浓度

二、工业合成氨的适宜条件

1．压强适当高压，一般在1×107～1×108Pa

2.温度适宜温度，700K 左右

3.催化剂使用铁催化剂

4.浓度n(N2)：n(H2)=1：2.8，分离氨，未转化的N2 和H2 循环利用