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合成氨条件的选择(2)

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来源: 2003-11-28 0:49:39

2.目前研究课题简介:结合简介,可向学生提出一些问题,启发学生思考,拓宽学生的思路,使学生的科学方法得到训练,如研究催化剂的目的是什么?新催化剂的研制成功,使合成氨反应可在较低温度下进行,是否会减缓合成氨生产中对压强的要求而减少设备制造的投资?等等。
 配合目前研究课题的简介,教材编写有“化学模拟生物固氮”的阅读材料,可让学生阅读,要求学生拓宽思路、设想甚至想象。
教学设计示例
第三节 合成氨条件的选择
教学目标
知识目标:
1.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。
2.使学生了解应用化学原理选择化工厂生产条件的思路和方法。
能力目标:
1. 教学时应以化学反应速率和化学平衡原理为主线,以合成氨知识为中心,结合工业上生产的实际情况,将知识串联、拓展、延伸,培养学生的归纳思维能力。
2. 在运用理论的过程中,可以进一步加深学生对所学理论的理解和提高知识的实际应用能力。
情感目标:
1.通过了解合成氨的全过程,可以激发学生爱科学、探索科学的热情。
2.通过合成氨前景的展望,激发学生学习兴趣,使学生体会化学学科中逻辑结构严谨深刻的科学美。
教学过程
学生按照自学提纲先自学约15分钟,后教师集中讲解25分钟,巩固训练10分钟。
自学提纲:
1.影响化学反应速率的因素有哪些?是如何影响的?
2.影响化学平衡的条件有哪些?是如何影响的?
3.应用化学平衡原理,分析反应:
(正反应放热)
要制得更多的 ,可以采用哪些措施?
就以上3个问题,教师可组织学生认真的讨论。然后,教师集中讲解。
合成氨条件的选择
1体积 3体积 2体积(正反应放热)
参看课本P49的表2—5。
1.压强。增大压强,有利于 的合成,但在实际市产中,压强不可能无限制的增大,因为压强越大,需要的动力越大,对材料的强度和设备的制造要求也越高,势必增大生产成本,降低综合经济效益。因此,受动力、材料、设备等条件的限制,目前我国合成氨厂一般采用的压强是 。
2.温度。合成氨为放热反应,低温有利于氨的生成。但是温度越低,反应速率就慢,到达平衡所需要的时间越长,因而单位时间内产量低,这在工业生产中是很不经济的。综合考虑各种因素,在实际生产上,采用500℃的温度,此时催化剂的活性最大。
3.催化剂。由于 分子非常稳定, 与 的化合十分困难,即使采用了加热与高压的条件,合成氨的反应还是十分缓慢。为了加快化合反应速率,降低反应所需要的能量,合成氨工业普遍使用铁触媒作催化剂。
在实际生产中,不断补充 、 (增大反应物浓度),采取迅速冷却的方法(减小生成物浓度),使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去,以促使化学平衡不断地向着生成 的方向移动。
合成氨工业
(一)合成氨工业
1.原理
2.生产过程简介(出示挂图或模型)
(1)原料气的制备: 来自空气, 来自水中
再通过 水除 :
得原料气  。
(2) 的合成:见课本第50页图2—14。
(二)化学模拟生物固氨
氨的固定:将游离态的氨转化为化合态氨的过程叫氨的固定。
1.人工合成氨:化学固氨法。其条件要求高、成本高、转化率低、效率低。
2.根瘤菌,生物固氨。常温常压下进行。成本低、转化率高、效率高。
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新的化学工艺过程。
(三)随堂练习
1.合成氨时,既要使合成氨的产率增大,又使反应速率增快,可采取的办法是( )