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高中化学选修2教案-1.2 人工固氮技术──合成氨2-人教版

氢气的来源:碳与水的作用或碳氢化合物与水的作用
除此之外,石油啊,天然气啊等也含有大量碳氢化合物,可以用来制取H2
【练习】练2.反应C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行,下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是( )
①增加C的量 ②将容器的体积缩小一半
③保持体积不变,充入N2使体系压强增大
A.12.5%B.11.5%
C.10.5%D.9.5%
【课堂小结】
【质疑释疑】
【布置业】
【课堂练习】
学生通过必修内容的学习,基本掌握雷雨利庄稼的原理
阅读教材
结合PPT图示理解氮的循环
引入新课,过渡自然
分析反应特点,引出新内容
结合选修四对反应速率影响因素的学习,分别从p、T、c、催化剂方面对此内容进行探究
早期:以焦炭和水为原料生产水煤气制得氢。
现在:用不同的固态、液态和气态的可燃物为原料制得氢。
2、催化剂的改进
催化剂的性质往往决定化学反应的条件,催化剂的突破可以彻底改变工艺流程。
3、环境保护
(1)废渣——主要来自造气阶段
例:以煤为原料的产生的煤渣,以及有为原料生产产生的炭黑等,可用作肥料的原料和建筑材料。
(2)使CO变成CO2:CO+H2O===CO2+H2
(3)除去CO2(用K2CO3吸收):K2CO3+CO2+H2O===2KHCO3
(4)精制处理
用醋酸、铜和氨配制成的溶液吸收CO、CO2、O2、H2S等少量有害气体
【板书】3、氨的合成与分离
【PPT动画展示】
【思考】为什么要循环操作?
1.可以充分利用原料,降低成本。
A.③④⑤⑦ B.② ⑤ ⑥
C.②⑥ D.②③⑥⑦
【小结】总结工业合成氨的反应条件
【板书】二、合成氨的基本生产过程
三个步骤:造气——净化——合成
【板书】1、制备原料气
【思考】工业合成氨时N2取自于什么物质?H2又来源于哪里?
【讲述】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,再除去二氧化碳得氮气。
(2)废气——主要是H2S和CO2等有害气体
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。
(3)废液——主要是含氰化物和氨的污水
处理含氰化物污水可以用生化、加压水解、氧化分解、化学沉淀、反吹回炉等方法。
处理含氨废水可用蒸馏的方法回收,也可用离子交换法治理。
情感
态度
价值观
利用多媒体动画、电脑图片等学习有研究合成氨的一般步骤和方法。
重点
①合成氨的反应原理②合成氨生产的适宜条件
难点
合成氨生产的适宜条件









课题:人工固氮技术——合成氨
一、合成氨的反应原理
1、原理N2(g) + 3H2(g)⇌(高温高压、催化剂)2NH3(g)∆H<0
2、合成氨的反应条件
学生根据所学及时巩固练习
阅读教材
学生思考、讨论
分析来源
巩固练习
分析、思考、讨论
学生思考讨论后回答
能够书写方程式
动画展示,清晰明了
提高学生对于工业生产的相关能力
使学生不出课堂了解工业生产
学生参与讨论,建立化学意识
逐一分析、讲解
使学生建立一个环境保护的概念
巩固练习,加深理解
教学回顾:
动物的排泄物或腐败尸体中含氮化合物进入土壤。
【讲述】由此可见,含氮化合物对人类生活有十分重大的意义。氮是植物生长不可或缺的元素之一。而在大气中,氮的含量为78%,却不能被人类呼吸利用,如何有效地利用廉价的自然资源生产含氮的化合物?
【板书】本节课我们就来学习学习人工固氮技术——合成氨
【板书】一、合成氨的反应原理
课题:人教版高中化学选修二第一单元课题2
《人工固氮技术——合成氨》教学设计
课题:人工固氮技术——合成氨




知识

技能
1.了解合成氨的反应原理
2.了解合成氨的基本生产过程
3.了解合成工业发展中需要解决的问题
过程

方法
充分发挥学生学习的主动性。
培养学生勤于观察、勤于总结思考的科学态度。
提高学生的科学素养。
④保持压强不变,充入N2使容器体积变大
A. ① ④ B. ② ③ C. ① ③ D. ② ④
【思考】用上述方法制备的原料气中可能含有哪些杂质?其中某些杂质会使合成氨的催化剂“中毒”,我们将用什么样的方式去除呢?
【板书】2、原料气的净化
【投影】(1)用稀氨水吸收H2S杂质:NH3·H2O+H2S===NH4HS+H2O
【投影】氮的循环——图示
主要的固氮反应有:自然固氮、生物固氮、化学固氮。
1、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NO2和HNO3等。
2、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。
3、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N2转化为氨等,进一步合成氮白质。
2.有利于实现全封闭、连续化生产、有利于减少工序、控制废弃物的排放。
【思考】说明合成氨工业可以进行的联合生产有或深加工有哪些?
合成氨与硝铵、碳铵等氮肥生产的联合;
石油精炼厂与合成洗涤剂厂的联合生产。
【投影】展示合成氨的实地图片
【板书】三、合成氨工业的发展
【投影并讲述】1、原料及原料气的净化
原料中氮气在空气中是取之不尽用之不竭的;
二、合成氨的基本生产过程
三个步骤:造气——净化——合成
1、制备原料气
2、原料气的净化
3、氨的合成与分离
三、合成氨工业的发展
教学过程
教学步骤、内容
师生活动
【引课】展示雷雨利庄稼动画,抛射问题“原理”利用方程式进行解答
【投影】请用三个化学方程式表示其中原理:
N2+O2=放电或高温=2NO 2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO
【练习】练3.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
B.寻求N2的新来源
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
【练习】练4.在一定条件下,进入氨合成塔的混合气体中,含N2为22%,含H2为78%(均为体积百分数),反应达到平衡后,在相同的温度和压强下,气体的体积缩小至原体积的95%,则N2的转化率最接近( )
【演示实验】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,可以看到湿润的pH试纸变_____色。
【板书】1、原理N2(g) + 3H2(g)⇌(高温高压、催化剂)2NH3(g)∆H<0
【讲述】反应特点:
①N2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
【思考】分析合成氨工业适宜的反应条件?
【板书】2、合成氨的反应条件
【投影】(1)压强:对于速率的影响?使平衡向何方向进行?→得出适宜压强数值
(2)温度:对于速率的影响?使平衡向何方向进行?→得出适宜温度数值
(3)反应物的浓度:氮气与氢气之比约为1:3 氮气过量
(4)催化剂:通常采用Fe为主的催化剂
【练习】练1.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加催化剂 ⑧减小N2或H2的量
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