《化学反应条件的优化——工业合成氨》教案(鲁科版)

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【教案】鲁科版选择性必修1：合成氨反应的限度和速率教学设计

第二章化学反应方向、限度和速率第4节化学反应条件的优化——工业合成氨第一课时合成氨反应的限度和速率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，氮气、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。

本节教材为学生提供了关丁合成氨反应的热力学、动力学实验数据，使他们能够利用这些资料展开讨论，初步尝试利用理论分析化工生产中的实际问题，选择工业合成氨的适官条件。

变化观念与平衡思想：了解如何应用化学反应速率和化学平衡原理分析合成氨的适宜条件。

科学精神与社会责任：了解应用化学反应原理分析化工生产条件的思路和方法，体验实际生产条件的选择与理论分析的差异。

影响合成氨反应限度和速率的因素工业合成氨的历史材料、课件、学案【新课引入】在化学发展史上，有一位化学家，虽然他早已长眠地下，但是他却给世人留下关于他功过是非的激烈争论。

他就是20世纪初闻名世界的德国物理化学家、合成氨的发明者弗里茨·哈伯。

赞扬哈伯的人说：他是天使，为人类带来丰收和喜悦，是用空气制造面包的圣人。

诅咒他的人则说：他是魔鬼，给人类带来灾难、痛苦和死亡。

针锋相对、截然不同的评价，同指一人而言，原因是什么呢？【投影】合成氨的发明者哈珀弗里茨·哈伯（Fritz Haber，1868年12月9日～1934年1月29日），德国化学家，出生在德国西里西亚布雷斯劳（现为波兰的弗罗茨瓦夫）的一个犹太人家庭。

1909年，成为第一个从空气中制造出氨的科学家，使人类从此摆脱了依靠天然氮肥的被动局面，加速了世界农业的发展，因此获得1918年瑞典科学院诺贝尔化学奖。

一战中，哈伯担任化学兵工厂厂长时负责研制、生产氯气、芥子气等毒气，并使用于战争之中，造成近百万人伤亡，遭到了美、英、法、中等国科学家们的谴责。

鲁科版高中化学第二章《第4节化学反应条件的优化--工业合成氨》教学设计

第4节化学反应条件的优化－－工业合成氨【学习目标】1.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。

2.了解合成氨生产的主要流程。

3.通过对资料和事实的处理，培养学生的科学抽象思维能力，自学能力。

4.渗透辩证唯物主义观点；关心环境、能源。

【教学策略】授课时数：1课时教学重点：结合反应速率和平衡转化率进行合成氨工业条件的选择。

教学难点：如何根据反应的限度和反应速率综合分析合成氨的条件。

【知识梳理】工业生产中要使经济效益最大化，既要考虑平衡转化率，使原料利用率较高，又要考虑反应速率，使反应进行的较快，合成氨工业是充分利用上述原理进行的工业化生产。

一、合成氨反应的限度【分析·研讨】合成NH3反应的热化学方程式为：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH(298K)＝－92.2kJ·mol－1ΔS＝－198.2J·K－1·mol－1试分析，该反应在298K下能否自发进行，利用化学平衡移动的知识，分析有利于NH3合成的条件。

1、反应的方向根根合成NH3反应的焓变和熵变可进行计算：ΔH－TΔS＝kJ·mol－1 0可知，反应能自发进行。

2、反应的限度（1）合成氨反应中ΔH＝－92.2kJ·mol－1＜0。

为反应，则温度有利于化学平衡向生成NH3的方向移动。

（2）该反应为气体物质的量减小的反应，压强有利于化学平衡向生成NH3的方向移动。

（3）由方程式中N2、H2反应的物质的量之比为1∶3时能恰好完全反应。

故所配原料气中N2、H2的浓度之比为1∶3时，平衡混合物中NH3的合量较高。

工业合成NH3除需考虑反应的限度，还要考虑反应的速率。

二、合成氨反应的速率1、浓度对合成NH3反应速率的影响合成氨反应的速率与参与反应的物质的浓度的关系式为：v＝K c(N2)c(H2)1.5c(NH3)－1由该关系式知，合成氨反应的速率与N2浓度的1次方成正比，与H2浓度的1.5次方成正比，与NH3浓度的1次方成反比。

高二【化学(鲁科版)16】化学反应条件的优化 - 工业合成氨-教学设计

教学重点：如何综合反应的限度和反应的速率选择工业生产的适宜条件
教学难点：如何综合反应的限度和反应的速率选择工业生产的适宜条件
教学过程
时间
教学环节
主要师生活动
引入
学习新课
总结归纳
合成氨的发展史
一、合成氨反应的限度
二、合成氨的速率选择工业生产的适宜条件的方法
课程基本信息
课例编号
学科
化学
年级
高二
学期
第一
课题
高二【化学（鲁科版）16】化学反应条件的优化 - 工业合成氨
教科书
书名：化学选择性必修1 化学反应原理
出版社：山东科技出版社出版日期：2020年7月
教学人员
姓名
单位
授课教师
指导教师
教学目标
教学目标：通过掌握合成氨反应的限度,合成氨反应的速率及合成氨生产的适宜条件学习如何选择工业生产的适宜条件。

鲁科版高中化学《化学反应条件的优化——工业合成氨》精品教案

第4节化学反应条件的优化————工业合成氨【教学目标】１.了解如何应用化学反应速率和化学平衡原理分析合成氨的适宜条件；２.了解应用化学反应原理分析化工生产条件的思路和方法，体验实际生产条件的选择与理论分析的差异；３通过对合成氨适宜条件的分析，认识化学反应速率和化学平衡的控制在工业生产中的重要作用。

【教学重难点】：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。

【课前预习区】假如你是合成氨工厂的厂长，根据所学知识，讨论如何加快合成氨反应的速率？若要提高合成氨的产量，还应该考虑什么？【课堂互动区】【交流·研讨1】分析合成氨反应的特点:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)已知298K时: △H= -92.2KJ·mol—1，△S = -198.2J·K—1·mol—1【结论】：一、合成氨反应特点（1）__ ___反应（2）正反应为__ ___反应（3）正反应为气体体积___ 的反应（4）常温下(298K)为___ __（“可以”“不可以”）自发的反应【问题】分析工业生产主要考虑哪些问题？另外还要考虑生产中的消耗能源、原料来源、设备条件、环境保护等因素。

【温故知新】影响化学反应速率和化学平衡的重要因素有哪些?（表一）【学以致用】（表二）工业合成氨适宜条件的选择【交流·研讨2】（表三）【数据支持】催化剂对合成氨反应速率的影响【思考.自学.解决】1实验研究表明，在特定条件下，合成氨反应的速率与反应的物质的浓度的关系为: ν =κC(N2)C1. 5(H2)C—1(NH3) ，阅读课本第68页，分析下列问题，完善下表（1）各物质的浓度对反应速率有哪些影响？（2）增大哪种反应物的浓度对反应速率影响更大一些？氨为什么要及时分离？（3）氮气和氢气投料比为什么是 1:2.8 ?（4）氮气氢气为什么循环使用？【结论】（表四）二、合成氨的适宜条件的选择条件工业合成氨的适宜条件压强温度催化剂浓度【小结·反思】工业上利用某可逆反应生产产品：1、一般要使用催化剂：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；2、选择合适的温度：该温度是催化剂活性最大的温度；3、选择合适的压强：既要考虑化学反应速率和化学平衡，还要考虑动力、材料、设备等。

化学反应条件的优化——工业合成氨教案鲁科版

-实验：进行合成氨的模拟实验，观察不同条件下的反应结果。
-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。

鲁科版高中化学选修四2.4《化学反应条件的优化——工业合成氨》省一等奖教案

2.4《化学反应条件的优化---工业合成氨》【教材分析】普通高中课程标准实验教科书化学反应原理（鲁科版）第2章第4节“化学反应条件的优化——工业合成氨”的内容是前三节“化学反应的方向”、“化学反应的限度”、“化学反应的速率”的延续，是对前三节知识的综合应用。

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；同时氮气、氢气合成氨反应也是一个学生熟悉的、典型的平衡体系。

本节以合成氨反应为研究对象，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，从而体会化学理论的学习对生产实践的指导作用。

【学情分析】学生在前面的学习中，对化学平衡理论和化学反应速率理论有了一定程度的认识。

经过高中一年的训练，学生善于质疑、主动思考、积极获取知识的学习习惯已基本养成，参与意识、合作意识已有较明显提高。

他们正处于生理的高速发展期，认识能力和知识水平都达到了较高的层次，他们正经历着从习惯于感性思维、形象思维向更加关注理性思维、抽象思维的转轨期，所以在教学中注意引导学生分析、讨论，使他们的认识过程从直观的体验和想象上升到理性的思维阶段。

【设计思想】根据本节内容，先让学生就合成氨反应的热力学、动力学问题分别进行讨论，再综合考虑工业生产中的各种因素，对合成氨反应的适宜条件进行选择。

将本节的教学过程分为三个环节：①分别利用学过的化学平衡和化学反应速率理论讨论合成氨的适宜条件；②综合考虑合成氨生产中动力、设备、材料、生产效率等因素，寻找工业合成氨的优化生产条件；③展望合成氨的发展前景，拓宽学生的视野。

在讨论时注意问题设置的难度，利用平衡移动原理对反应转化率的探讨只局限在定性分析的水平上，而对于化学反应速率的研究则从半定量的角度进行。

【教学目标】知识与技能：1．了解如何应用化学反应速率和化学平衡原理分析合成氨的适宜条件；2．了解应用化学反应原理分析化工生产条件的思路和方法，体验实际生产条件的选择与理论分析的差异；3．通过对合成氨适宜条件的分析，认识化学反应速率和化学平衡的调控在工业生产中的重要作用。

化学：2.4《化学反应条件的优化——工业合成氨》(鲁科版选修4)

第四节化学反响条件的优化 -----工业合成氨[ 教学设计目标 ]1、研究如何应用化学反响速率和化学均衡原理, 选择合成氨的适合条件.2、研究应用化学原理选择化工生产条件的思想和方法.[ 教学设计过程 ]剖析 : 合成氨的反响特色N2+3H22NH3正反响为放热反响正反响为气体体积减小的反响请依据正反响的焓变和熵变剖析在298K 下合成氨反响可否自觉进行能自觉进行一、自主获守信息( 一 >合成氨的反响限度请同学们依据合成氨反响的特色, 利用影响化学均衡挪动的要素, 剖析什么条件有益于氨生成。

沟通·商讨参阅 66 页合成氨反响是一个可逆反响： N(g>+3H (g>2NH(g> 。

223已知 298 K 时：△H==一 92．2 kJ ·mol -1△S=一 198．2 J ·K一1·mol 一1 1．请你依据正反响的焓变和熵变剖析298 K 下合成氨反响可否自觉进行。

2．请你利用化学均衡挪动的知识剖析什么条件有益于氨的合成。

[结论]高温 , 低压有益于化学均衡正向挪动,N 2,H 2浓度比为 1:3 有益于化学均衡正向挪动 . ( 二 >合成氨反响的速率------阅读 67页沟通商讨条件Ea／ kJ · mol一1k( 催 >/k( 无>无催化剂335 3.4 × 1012(700 K>使用铁催化剂167[沟通· 商讨]1、联合影响反响速率的要素, 思虑什么条件能使氨生成的快答：高升温度增大压强增大反响物浓度使用催化剂2、实验表明, 在特定条件下, 合成氨反响的速率与反响的物质的浓度的关系为答：ν = κC(N2>C (H2>C-1(NH3>3、请你依据关系式剖析: 各物质的浓度对反响速率有哪些影响能够采纳哪些举措来提升反应速率答：增大N2、H2浓度、将氨实时从混淆气中分别出去二、合成氨的适合条件[ 沟通·商讨]1 ．依据合成氨反响的特色，应分别采纳什么举措提升反响的均衡转变率和反响速率?请将你的建议填入下表。

《化学反应条件的优化工业合成氨》教案(鲁科版)

第四节化学反应条件的优化——工业合成氨预设教学设计高一化学组许志民第四节化学反应条件的优化——工业合成氨【课程分析】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，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。

【学情分析】学生在化学必修课中，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。

【设计思路】在内容编排上，先让学生就合成氨反应的热力学、动力学问题分别进行讨论，再综合考虑工业生产实际中的各种因素，对合成氨反应的适宜条件进行选择。

【学习目标】1、了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、了解应用化学原理选择化工生产条件的思路和方法.【教学流程】一、创设情境1914年，第一次世界大战一开始，英国就从海上封锁德国从智利进口硝石。

于是人们预言，德国得不到硝石，农田将缺乏肥料，炸药工厂也将停产，那么德国最迟在1915年或1916年便要自动投降，可是1916年过去了，德国还在顽强的战斗，农田照样一派浓绿，前线的炮火反而更加猛烈。

原来……德国以哈伯为首的一批化学家克服了当时的世界化学难题——以廉价的空气、水和煤炭合成了重要的化工原料——氨气。

设计意图：引入新课，激发学生学习本节课的兴趣。

二、分析:合成氨的反应特点N 2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H＜01．在298K下合成氨反应能自发进行2．可逆反应3．正反应为放热反应4．正反应为气体体积减小的反应设计意图：为学生自主学习外界条件对合成氨反应的影响提供帮助。

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。

高中化学鲁科版选修四教案：2.4 化学反应条件的优化——工业合成氨

（1）若反应进行到某时刻t时，nt（N2）=13mol，nt（NH3）=6mol，计算a的值。
（2）反应达平衡时，混合气体的体积为716.8L（标准状况下），其中NH3的含量（体积分数）为25%。计算平衡时NH3的物质的量。
（3）原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比（写出最简整数比，下同），n（始）∶n（平）=。
4学生分析合成氨反应有哪些特点？
5.“假设聘你为某合成氨工厂的技术顾问，你将为提高生产效益提供那些参考意见？”（从加快合成氨反应速率和反应限度两个方面考虑）。
填写下列表格。
合成氨反应条件的选择
外界条件
从氨气生成的快角度（即从化学反应速率角度）分析
使氨气生成得多的角度（即从
化学平衡的角度）分析
压强
温度
惠阳中山中学课时教案
高三化学备课组主备人：龚永忠2015.12.2
教学内容
化学反应条件的优化——工业合成氨
课题
化学反应条件的优化——工业合成氨
教
学
目
标
知识
与技能
１.了解如何应用化学反应速率和化学平衡原理分析合成氨的适宜条件；
２.了解应用化学反应原理分析化工生产条件的思路和方法，体验实际生产条件的选择与理论分析的差异；
B．高压比低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
D．合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率
2．工业上合成氨时一般采用500℃左右的温度，其原因是（）
⑴适当提高氨的合成速率⑵提高H2的转化率
⑶提高氨的产率⑷催化剂在500℃时活性最大
A．只有⑴B．⑴⑵C．⑵⑶⑷D．⑴⑷
习
1.利用平衡移动的知识分析什么条件有利于氨的产量？

《化学反应条件的优化——工业合成氨》示范公开课教学PPT课件【化学鲁科版(新课标)】

课堂检测
4.合成氨反应达到平衡时，NH3的体积分数与温度、压强的关系如图所示。根据此图分析合成氨工业最有前途的研究方向是 A.提高分离技术 B.研制耐高压的合成塔
√C.研制低温催化剂
D.探索不用N2和H2合成氨的新途径
解析由图可知：φ(NH3)随着温度的升高而显著下降，故要提高φ(NH3)必须降低温度，但目前所用催化剂——铁触媒活性最好时的温度在700 K左右，故最有前途的研究方向是研制低温催化剂。
敬请各位老师提出宝贵意见！
的转化率 D.加入催化剂可以缩短达到平衡的时间，是因为正反应速率增大，逆反应速率减小
课堂检测
解析达到平衡后，加入N2，平衡正向移动，达到新平衡后，NH3的浓度会增大，而N2的浓度比原平衡的大；达到平衡后，升高温度，正、逆反应速率都增大，但平衡逆向移动，不利于NH3的生成；达到平衡后，缩小容器体积既增大压强，正、逆反应速率都增大，平衡正向移动，又有利于提高H2的转化率；加入催化剂，能同等程度地增大正、逆反应速率，缩短反应达到平衡的时间。
课堂检测
3.关于工业合成氨的叙述中，错误的是 A.在动力、设备、材料允许的情况下，反应尽可能在高压下进行
√B.温度越高越有利于工业合成氨
C.在工业合成氨中N2、H2的循环利用可提高其利用率，降低成本 D.及时从反应体系中分离出氨气有利于平衡向正反应方向移动
解析合成氨的反应为放热反应，温度越高，NH3的产率越低，温度太高会影响催化剂的催化效果。
一、合成氨反应的限度与速率
【理解应用】
1.能使合成氨反应N2(g)＋3H2(g) ⇌ 2NH3(g) ΔH＝－92.2 kJ·mol－1进行限度增大的方法是
A.升高温度
B.降低压强

鲁科版化学选修4《化学反应条件的优化——工业合成氨》word教案

第2章第4节(45分钟100分)(本栏目内容，在学生用书中以活页形式分册装订！)一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)1．合成氨反应的特点是()①可逆②不可逆③正反应放热④正反应吸热⑤正反应气体总体积增大⑥正反应气体总体积缩小A．①③⑤B．②④⑥C．①③⑥D．④⑤⑥答案： C2．合成氨工业上采用了循环操作，主要原因是()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：合成氨是可逆反应，在中压工艺条件下合成氨厂出口气中的氨含量一般为13%～14%，循环使用可提高N2和H2的利用率。

答案： D3．(2010·上海高考)1913年德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法，从而大大满足了当时日益增长的人口对粮食的需求。

下列是哈伯法的流程图，其中为提高原料转化率而采取的措施是()A．①②③B．②④⑤C．①③⑤D．②③④解析：合成氨反应为N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)ΔH<0，加压、降温、减小NH3的浓度均有利于平衡向正反应方向移动，②、④正确；将原料气循环利用也可提高原料的转化率，⑤正确。

答案： B4．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，其中氨气只占13%～14%，所以生产氨的工厂效率都很低B ．由于氨易液化，N 2(g)、H 2(g)是循环使用的，总体来讲氨的产率比较高C ．合成氨反应温度控制在500 ℃左右，目的是使化学平衡向正反应方向移动D ．合成氨采用的压强是2×107～5×107Pa ，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氨气只占13%～14%，但由于氮气、氢气是循环使用的，总体来讲氨的产率比较高；合成氨是放热反应，选择高温不利于氨气的合成，选择500 ℃左右的温度在于提高化学反应速率和增大催化剂的活性；催化剂的活性取决于温度的大小，而不是取决于压强的高低。

化学反应条件的优化——工业合成氨教学设计-鲁科版(2019)高中化学选择性必修1

化学反应条件的优化——工业合成氨【教学目标】1.知识与技能：通过合成氨反应的理论分析，掌握反洗问题的基本方法2.过程与方法：通过对合成氨反应条件的基本筛选，体会条件选择的过程以及改进过程的艰辛历程3.情感态度与价值观：通过对温度筛选过程中的矛盾分析，产生认知冲突，并领悟粮食生产对国家安全和人民生活的重要作用。

【核心素养目标】1. 语言建构与运用：通过对分析氮的固定的反应的选择，形成应用反应进行的方向和限度的角度认识反应的可行性。

2. 思维发展与提升：理论分析合成氨条件的选择促使学生从原理的角度深入思考选择条件的原因。

3. 审美鉴赏与创造：通过对反应条件的选择与优化的讨论，促使学生形成从限度、速率等多角度综合调控化学反应的基本思路。

形成能够大致选择反应条件的基本思路。

4. 文化传承与理解：在学习过程中，领悟粮食生产安全对全国全人民，全中国发展的重要作用。

【教学重难点】合成氨生产条件的筛选和判断【教学方法】多媒体、课件、学生实验探究【课时安排】 1课时【教学设计】教师：阅读资料，1898年英国物理徐诶啊克鲁克斯发出“向空气要氮肥”的号召。

提出驱动性问题：如何设计出反应？理由是什么？学生活动：调用氧化还原反应的知识储备，以小组为单位思考、交流实现这一变化的可能的化学反应，并说出自己的设计依据：教师：这两个反应是人工固氮的初步反应，也是最重要的反应。

问题组一：1. 你如何选择反应？2. 你选择的依据是什么？N 2 + 3H 2 ⇌2NH 3 N 2 + O 2 → 2NO3.你还需要哪些资料数据？给出资料：∆H-T∆S=-33.1kJ/mol<0，即合成氨反应是正向自发进行的反应。

∆H-T∆S=86.554kJ/mol>0，即一氧化氮的合成反应是正向非自发进行的。

再根据最后一行的数据得出25°C合成氨的平衡常数较大，得出合成氨反应可行的结论。

通过分析。

讨论形成选择反应的角度。

鲁科版化学选修4《化学反应条件的优化——工业合成氨》(第4课时)word教案

（第四课时）【题1】在体积可变的密闭容器中，反应mA(g)＋nB(s)pC(g)达到平衡后，压缩容器的体积，发现A的转化率随之降低。

下列说法中，正确的是（C）A.(m＋n)必定小于pB.(m＋n)必定大于pC.m必定小于pD.m必定大于p【解析】压缩容器的体积，A的转化率降低，说明压强增大时平衡向逆反应方向移动，逆反应是气体体积（气体系数）缩小的反应，即m<p。

【题２】有效碰撞是指（CDA.反应物分子间的碰撞B.反应物活化分子间的碰撞C.能发生化学反应的碰撞D.反应物活化分子间有合适取向的碰撞【解析】反应物分子间的碰撞是随时可以发生的，但是只有反应物活化分子之间的碰撞才可能发生化学反应，而能发生化学反应的碰撞就是有效碰撞，这也正是活化分子中有合适取向的碰撞。

【题３】可逆反应2NO22NO＋O2在密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是（B）①单位时间内生成n mol O2，同时生成2n mol NO②单位时间内生成n mol O2，同时生成2n mol NO2③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为２：２：１的状态④混合气体的颜色不再改变的状态⑤混合气体的密度不再改变的状态⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A.①③⑤B.②④⑥C.②③④D.③④⑤【解析】化学平衡状态的本质特征是正、逆反应速率相等。

①中当生成n mol O2时，必然同时生成2n mol NO。

在任何时刻均是这样。

因为两者生成物，且物质的量之比为n(O2)：n(NO)＝１：２，所以不是平衡状态的标志；②中单位时间内生成n mol O2时，由方程式可知必然消耗2n mol NO2，这样单位时间内NO2的消耗量和生成量相等，达到平衡状态；③中主要是针对正反应或逆反应，在任何时刻都有这个比值关系；④中，混合气中只有NO2有颜色，呈红棕色，当混合气体的颜色不再改变时，表示NO2的浓度不再改变，表明达到平衡状态；⑤混合气体的密度等于混合气体的质量除以混合气体的体积。

2019-2020年鲁科版化学选修4《化学反应条件的优化——工业合成氨》(第3课时)word教案

2019-2020年鲁科版化学选修4《化学反应条件的优化——工业合成氨》（第3课时）word教案【题1】在一定条件下将含1 mol NH 3的体积不变的密闭容器加热，发生反应2NH 33H 2＋N 2，一段时间后达到平衡，此时NH 3的体积分数为 x %，若在容器中再加入1 mol NH 3后密封，加热到相同温度，使反应达到平衡，设此时NH 3的体积分数为 y %，则x 和 y 的关系正确的是（A ）A.x <yB. x > yC. x ＝yD. x ≥y【解析】体积不变的密闭容器，多加NH 3后相当于加压，使平衡向气体体积系数缩小的方向移动，所以NH 3的体积分数会大一点，即有.x <y 。

【题２】将V 1 L 的H 2和V 2 L 的N 2在一定条件下发生反应，达到平衡后，混合气体总体积为V 3 L （气体体积均在相同条件下测定），则生成NH 3的体积是（A ）A.（V 1＋V 2－V 3）LB.（V 1＋V 2＋V 3）LC.（V 1＋V 2－2V 3）LD.[V 3－（V 1＋V 2）] L【解析】 N 2 ＋ 3H 2 2NH 3 ΔV1 32 2（V 1＋V 2－V 3）L根据比例即可得到答案。

【题3】根据下列叙述，完成（１）～（３）题。

工业上合成氨的原料之一——氢气，有一种来源是取自石油气，例如丙烷。

（１）有人设计了以下反应途径，假设反应都能进行，你认为最合理的是（C ）A.C 3H 8 C ＋H 2B. C 3H 8 C 3H 6＋H 2C. C 3H 8＋H 2O CO ＋H 2，CO ＋H 2O ===CO 2＋H 2D. C 3H 8＋O 2===CO 2 ＋ H 2O,，H 2O H 2↑＋O 2↑（２）按以上最合理的反应途径，理论上用1 mol 丙烷最多可制得氨气（B ）A.4 molB.6.7 molC.10 molD.2.7 mol（３）该合理反应途径最显著的优点是（C ）A.简单易行B.制得的H 2纯度高C.制得的H 2产量高D.可同时获得大量热能【解析】(1)从产量、能源等角度进行考虑。

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第四节化学反应条件的优化
——工业合成氨
预
设
教
学
设
计
高一化学组
许志民
第四节化学反应条件的优化——工业合成氨
【课程分析】
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，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。

【学情分析】
学生在化学必修课中，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。

【设计思路】
在内容编排上，先让学生就合成氨反应的热力学、动力学问题分别进行讨论，再综合考虑工业生产实际中的各种因素，对合成氨反应的适宜条件进行选择。

【学习目标】
1、了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、了解应用化学原理选择化工生产条件的思路和方法.
【教学流程】
一、创设情境
1914年，第一次世界大战一开始，英国就从海上封锁德国从智利进口硝石。

原来……德国以哈伯为首的一批化学家克服了当时的世界化学难题——以廉价的空气、水和煤炭合成了
重要的化工原料——氨气。

设计意图：
引入新课，激发学生学习本节课的兴趣。

二、分析:合成氨的反应特点
N 2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H＜0
1．在298K下合成氨反应能自发进行
2．可逆反应
3．正反应为放热反应
4．正反应为气体体积减小的反应
设计意图：
为学生自主学习外界条件对合成氨反应的影响提供帮助。

【自主学习】
三、外界条件对合成氨反应的影响
据合成氨反应的特点应分别采取什么措施提高反应的平衡转化率和反应速率？请填写下表
使NH3生产的多使NH3生产的快外界条件
平衡分析速率分析
压强
催化剂
温度
浓度
【合作·探究】
四、小组探究合成氨的适宜条件
根据外界条件对合成氨反应的平衡和速率的影响，请小组探究，工业中合成
氨的适宜条件。

设计意图：
让学生通过对合成氨的适宜条件的讨论，是学生了解如何应用化学反应速率和化学平衡原理解决实际问题，了解应用化学原理选择化工生产条件的思路和方法，增加学生合作探究的意识，增加学生学习化学的积极性。

五、信息整合---合成氨的适宜条件的选择
据合成氨反应的特点应分别采取什么措施提高反应的平衡转化率和反应速率讨论:
1、既然增大压强既可提高反应速率,又可提高氨的产量,那么在合成氨工业中压强是否越大越好 ?
2、既然降低温度有利于平衡向生成氨的方向移动,那么生产中是否温度越低越好?
3、在合成氨工业中要使用催化剂,既然催化剂对化学平衡的移动没有影响,为什么还要使用呢
总结：合成氨适宜条件
催化剂------铁
温度-------700K 左右
根据设备动力选择压强-----1×107~ 1×108Pa
N 2, H 2投料比--------1:2.8
及时分离----氨气
【课堂小结】
1、合成氨的工业条件的选择
——反应速率和化学平衡共同作用的结果
2、选择合成氨的条件时，既不能片面地
追求高转化率，也不能只追求高反应速
率，而应该……
设计意图：
是学生学到的知识形成知识网络体系。

【当堂达标】
1、有如下平衡体系：CO(g)+2H 2(g)CH3OH(g)（正反应放热），为了增加甲醇的产量，应采取的正确措施是（）
A．高温、高压B．低温、低压
C．适宜的温度、高压、催化剂D．高温、高压、催化剂
2、从化学反应速率和化学平衡两个角度考虑，合成氨应采用的条件是（）
A．低温、高压、催化剂B．低温、低压、催化剂
C．适当温度、高压、催化剂D．高温、高压、催化剂
3、促使化学平衡N 2(g)+3H2(g)2NH3(g) (正反应放热)向右移动的措施是（）
A．通入惰性气体B．通入N2C．通NH3气D．容器体积增大4、合成氨所需的H2可由煤和水蒸气反应而制得，其中一步的反应为：
CO(g)+ H 2O(g)CO2(g)+H2(g) (正反应放热)，下列措施中，能提高CO转化率的是（）
A．增大压强B．升高温度C．增大水蒸气浓度D．增大浓度
5、已知2SO 2(g)+O2(g)2SO3(g) △H＜0其实验数据见表
(1) 应选用的温度是_________。

(2) 应采用的压强是______，理由是_______________________________________________ ______________________________________________________________________________。

设计意图：
通过对5个小题的当堂练习，加深学生应用化学原理选择化工生产条件的思路和方法的锻炼，使本节课学到的知识得以提高和加强。

【教学反思】
1．新课程理念倡导学生能够从问题和任务出发，积极主动地通过交流研讨等活动，以获取知识和技能、发展能力、培养情感体验为目的的学习方式，本课例是以此为指导思想展开的。

2．本节课的重点是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，教学主旨是使学生了解应用化学反应原理选择化工生产条件的思路和方法，初步形成从多方面综合思考问题的意识。

3．在教学过程中，充分利用教材中提供的“交流·研讨”组织学生展开讨论，引导学生将所学的理论知识与合成氨工业的实际问题相联系，做到学以致用。