2019 最新新人教版化學(xué)選修 2 高中《人工固氮技術(shù) —— 合 成氨》教案 課題二 人工固氮技術(shù) —— 合成氨 第 1 課時(shí) 教學(xué)目標(biāo) 1.利用所學(xué)的化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡理論解釋合成氨中的相關(guān)問(wèn)題； 2.了解合成氨的主要原理、原料、重要設(shè)備、流程和意義。 教學(xué)重點(diǎn) 利用所學(xué)的化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡理論解釋合成氨中的相關(guān)問(wèn)題。 課時(shí)安排 2 課時(shí) 教學(xué)過(guò)程 新課教學(xué)： 固氮反應(yīng) ： 叫 “固氮反應(yīng) ”. 主要的固氮反應(yīng)有：生物固氮、自然固氮、化學(xué)固氮和人工模擬生物固氮。 1、生物固氮：是一種主要的自然固氮反應(yīng) ,如植物在根瘤菌作用下直接吸收空氣中的 N2 轉(zhuǎn)化為氨等 ,進(jìn)一步合成氮白質(zhì)。 2、自然固氮：如閃電產(chǎn)生的巨大電壓 ,其電火花足可以擊破氮分子的叁鍵 ,促使其與氧 氣反應(yīng)生成 NO. 進(jìn)而生成 NO 2 和 HNO 3 等。 3、化學(xué)固氮：合成氨反應(yīng)；在放電條件下使氮?dú)馀c氧氣反應(yīng)生成 NO 等；氮?dú)馀c鎂反 應(yīng)生成氮化鎂。 4、人工模擬生物固氮：通過(guò)化學(xué)方法 ,制備出類似生物“固氮菌”的物質(zhì) ,使空氣中的 氮?dú)庠诔爻合屡c水及二氧化碳等反應(yīng) ,轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮或銨態(tài)氮 ,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人工合成大量的 蛋白質(zhì)等 ,最終實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)蛋白質(zhì)食品。 對(duì)比思考：“固硫”反應(yīng)的概念是：將廢氣中對(duì)空氣造成污染的 SO2 轉(zhuǎn)化為固態(tài)含硫 化合物。如實(shí)驗(yàn)室用 NaOH 溶液吸收多余的 SO2 生成 Na2 SO3,硫酸工業(yè)中用氨水吸收 SO2 生成亞硫酸銨 ,燃燒煤等產(chǎn)生的 SO2 用 Na2SO3 溶液吸收生成 NaHSO 3,在煤中加入一定比例 的 CaCO3 或 CaO 使 SO2 轉(zhuǎn)化為 CaSO3。 一、應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡移動(dòng)原理 ,解釋合成氨工業(yè)的適宜條件的選擇理由 工業(yè)生產(chǎn)中既要考慮盡量增大反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率 ,充分利用原料 ,又要選擇較快的反應(yīng)速率 , 提高單位時(shí)間產(chǎn)率。以上兩點(diǎn)是選擇反應(yīng)條件的出發(fā)點(diǎn)。當(dāng)二者發(fā)生矛盾時(shí) ,要結(jié)合具體情 況辯證分析 ,找出最佳反應(yīng)條件。 合成氨反應(yīng)條件的選擇原理： 2NH 3 (g) △H＝－ 92.4KJ mol － 1 選擇根據(jù) ： N 2(g) ＋ 3H 2(g) 500℃左右 20～ 50Mpa 鐵觸媒 1、 反應(yīng)特點(diǎn)： ① N2 極不活潑 ,通常條件下反應(yīng)難以進(jìn)行②是一個(gè)氣體體積縮小的反應(yīng)③是一個(gè)放熱反應(yīng) 2、可供選擇的條件： 反應(yīng)條件 加快反應(yīng)速率的措施 增大反應(yīng)程度的措施 1 / 2 ①壓強(qiáng) 高壓 高壓 ②溫度 高溫 降溫 ③催化劑 鐵觸媒 ____ ④濃度 ______ 及時(shí)分離出氨 3、選擇條件時(shí)綜合考慮的因素： （ 1）合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)： 體積縮小、放熱、可逆。依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡理論討論合成氨的條件： 從化學(xué)反應(yīng)速率理論討 從化學(xué)平衡理論討論 反應(yīng)條件 論 對(duì)平衡混合物中 NH 3 含量的影 對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的 影響 響 增大壓強(qiáng) ,有利于提高平衡 增大壓強(qiáng) ,有利于增大化 壓 強(qiáng) 混合物中 NH 3 的含量 ,越大 學(xué)反應(yīng)速率 ,越大越好 越好  綜合兩方面理論 選擇合成氨的適宜條件 壓強(qiáng)增大 ,有利于氨的合 成 ,但需要的動(dòng)力大、對(duì)材料、設(shè)備等要求高因此 ,工業(yè)上一般采用 10～ 30Mpa 的壓強(qiáng) 升高溫度 ,不利于提高平衡 選擇適宜的溫度 ,工業(yè)上 升高溫度 ,有利于增大化 一般采用 400~500℃左 混合物中 NH 3 的含量 ,越低 溫 度 右的溫度 , 學(xué)反應(yīng)速率 ,越高越好 這個(gè)溫度催 越好 化劑的活性最大 使用催化劑有利于增大 工業(yè)上一般采用 鐵觸媒 , 催化劑 沒(méi)有影響 使反應(yīng)能在較低的溫度 化學(xué)反應(yīng)速率 下較快地進(jìn)行。 N 2(g) ＋ 3H 2(g) 500℃左右 20～ 50Mpa －1 2NH 3(g) ； △ H ＝ －92.4KJ mol 鐵觸媒 課外思考 為什么 2SO2+O 2 2SO3,△H<0 反應(yīng)中 ,工業(yè)上使用過(guò)量的空氣 ?而合成氨工業(yè) 生產(chǎn)中又不采用一種反應(yīng)物過(guò)量 ? 2 / 2