高中化学主题空气资源氨的合成课题氨氧化法制硝酸教案选修

课题3 氨氧化法制硝酸

●课标要求

1．了解我国基本化工的生产资源、基本化工产品的主要种类和发展状况。

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.了解氨氧化法制硝酸的工艺流程。

2．明确氨催化氧化制硝酸的原理。

3．掌握在实验室中制备硝酸的方法和操作。

●教学地位

硝酸是化工生产中的重要原料，氨氧化法制硝酸的模拟实验流程及操作方法是高考的高频考点，尤其是氮的循环对生活、生产的影响为高考的热点。

●新课导入建议

1908年，德国化学家哈伯首先在实验室用氢气和氮气在600 ℃、200个大气压的条件下合成了氨。后由布什提高了产率，完成了工业化设计，建立了年产1 000吨氨的生产装置，1 000吨氨气利用氨氧化法可生产3 000吨硝酸，利用这些硝酸可制造3 500吨烈性。这些烈性支持了德国发动了坚持四个多年头的第一次世界大战。你知道工业上是如何制备硝酸的吗？

●教学流程设计

课前预习安排：看教材P12－16，填写[课前自主导学]，并完成[思考交流]。⇒步骤1：导入新课，

本课时教学地位分析。⇒步骤2：建议对[思考交流]多提问，反馈学生预习效果。⇒步骤3：师生互动完成探究1，可利用[问题导思]作为主线。

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步骤7：通过[例2]讲解研析，对“探究2、尾气的净化处理”中注意的问题进行总结。⇐步骤6：师生互动完成“探究2”。⇐步骤5：指导学生自主完成[变式训练1]和[当堂双基达标]1～4题。⇐步骤4：通过[例1]的讲解研析，对“探究1、硝酸的工业制法”中注意的问题进行总结。

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步骤8：指导学生自主完成[变式训练2]和[当堂双基达标]中的第5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]。安排学生课下完成[课后知能检测]。

课

标解读重点难点

1.理解氨氧化法制硝酸的反应原理，并能

利用反应原理说明如何制得一氧化氮和选择吸收二氧化氮的条件。

2.了解氨氧化法制硝酸过程中的尾气对环境的危害及其处理方法，树立环保意识。

3.进一步认识催化剂在化工生产中的重要作用，体会实验室研究与工业生产的关系。1.氨氧化法制硝酸的反应方程式。(重点)

2.硝酸生产过程中的获得和2的吸收。(重

难点)

3.氨氧化法制硝酸模拟实验流程及操作方

法。(难点)

氨氧化法制硝酸

1.制备流程：323。

2．反应原理：

43＋5O24＋6H2O、2＋O222、32＋H223＋。

1．氨氧化法制硝酸过程中，发生氧化反应的含氮物质有哪些？【提示】3、、2中氮元素化合价升高，均发生氧化反应。

氨氧化法制硝酸的模拟实验

A．氨水(浓氨水∶水＝1.5∶1) B．催化剂(2O3)

C．干燥剂(无水氯化钙) D．氧化瓶

E．吸收瓶(水、石蕊溶液) F．溶液

氨氧化法制硝酸的实验装置示意图

1．操作：先加热硬质试管中的催化剂，再把空气缓缓地、均匀地鼓入氨水中，待催化剂开始红热时，撤走酒精灯。

2．思考

(1)氧化瓶D中的现象：瓶内变成红棕色。

(2)写出E中发生的化学反应方程式：

32＋H223＋。

(3)F的作用是吸收未反应的、2气体。

2．试通过模拟实验分析氨氧化反应的热效应。

【提示】待催化剂红热时，撤走酒精灯，利用反应释放的热量维持反应的继续进行，说明氨氧化反应为放热反应。

硝酸的工业制取

1.

(1)氨气与O2反应可生成多种不同的产物，如、N2O、N2，若不控制反应条件，只会生成氮气。

(2)科学家通过研究，找到了选择并加快反应速率的催化剂，主要包括铂系催化剂和非铂系催化剂两类。

2．选择吸收二氧化氮的条件

(1)吸收2的反应为：32＋H2O23＋。

(2)吸收2反应的特点：①可逆反应；②放热反应；③气体总体积缩小的反应。

(3)吸收2的方法：欲使原料利用充分，得到的硝酸的浓度增大，可采取加压、降温的方法，现代硝酸生产改用全压法和综合法，成品酸中3的质量分数可达60%～70%，提高了2的吸收率。

3．常压法生产硝酸尾气的处理

(1)碱液吸收法：22＋233＋2＋2。

(2)催化还原法：如用H2、4等在催化剂作用下与氮的氧化物反应。

3．温度和压强对气体的溶解性产生哪些影响？

【提示】温度越高，气体的溶解性越差，反之越强；压强越大，气体的溶解性越强，反之越差。

硝酸的工业制法

①工业制硝酸的原料是什么？

【提示】氨气和空气。

②如何获得一氧化氮？

【提示】43＋5O24＋6H2O。

③吸收2的方法是什么？

【提示】全压法和综合法。

1．工业制硝酸的原料：3和空气。

2．反应流程：323。

3．反应设备：氧化炉、吸收塔、蒸馏塔。

4．工艺流程

5．相关反应

43＋5O24＋6H2O

2＋O222

32＋H223＋

1．(3)2具有脱水作用，可用于提高3的质量分数。

2．在工业制3过程中，注意勒·夏特列原理的应用。

把烧红了的铂丝插入盛有浓氨水的锥形瓶中，可观察到下列现象：①液面上的铂丝保持红热；②瓶内有红棕色气体产生；③有时瓶口有白烟出现。请用必要的文字和有关化学反应方程式解释上述现象。

【解析】氨与氧气在有催化剂存在时可以发生氧化还原反应，反应方程式为43＋5O24＋6H2O，反应是放热的，因此可观察到烧红的铂丝保持红热状态。生成的容易与O2继续反应生成红棕色的2气体：2＋O222。2气体遇水蒸气则发生反应32＋H223＋，生成的3是挥发性酸，可与氨水挥发出的3化合产生白烟43，反应方程式为3＋343。

【答案】氨水易挥发，瓶内充满3和O2的混合气体，当红热的铂丝插入时，由于发生下列反应：43＋5O24＋6H2O而放出大量的热，致使铂丝保持红热。生成的可继续和O2反应生成红棕色的2，反应方程式为2＋O222，而2能与水蒸气反应：32＋H223＋，生成的挥发性酸3遇3则产生白烟43，化学反应方程式为3＋343。