[化学反应条件的优化-工业合成氨]教学设计

《化学反应条件的优化——工业合成氨》教学设计

蒙城第一中学 刘文永

【三维目标】

知识与技能:1.能从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;

过程与方法:学会对数据、图像的分析处理能力

情感态度与价值观: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。

【教学过程】

【第一部分】创设情境,激发兴趣

【疯狂猜图】通过图片及关键词猜测与合成氨发展有关的化学家(勒夏特列和能斯特),找寻研究失败原因,亲自动手算一算课本交流研讨,观察合成氨反应思考以下问题:

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 。已知298K时:△H = -92.2 kJ·mol-1,

△S = -198.2 J·K-1·mol-1,感受科学家的研究过程。继续猜测哈伯的图片,引入工业合成氨的条件选择。

【第二部分】交流研讨,自主探究

【思考】假如你是一个化工厂的老板,对工业生产你主要应考虑哪些问题?

【回答】经济效益和社会效益:

原料的利用率高→增大化学反应限度;

单位时间内产率高→增大化学反应速率;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

【复习】影响化学反应速率和化学平衡的重要因素有哪些

?

一 、合成氨反应的限度

通过对图像分析,思考投料比为多少最合适;通过对表格分析,思考温度、压强对产率的影响

二、合成氨反应的速率

【思考】什么条件能使氨生成快?(升高温度;增大压强;增大反应物浓度;使用催化剂)

三、合成氨的适宜条件讨论

【思考】1、需要高压,压强能否无限增大?

2、温度产生矛盾,究竟应该以什么为温度的参照标准?

3、实际生产过程中为什么采用1:2.8的投料比?

【投影】铁触媒的催化能力与温度图像,分析催化剂特点

【思考】即使在500℃和30MPa时,合成氨平衡混合物中NH3的体积分数也只有26.4%,转化率仍不够大,还可采取什么办法?(引导出循环利用)

【展现成果】

【小结】关于工业化生产条件的优化:

(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。

(4)选择合适的加料比:既要考虑充分反应,又要考虑难获得材料的充分利用,必要时可采用循环反应以增大利用率

【课堂反思】

【第三部分】课堂训练

1.有如下平衡体系:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)(正反应为放热反应),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.下列事实中不能用勒夏特列原理来解释的是( )

A.工业制硫酸的过程中通入足量的空气,可以提高SO2的产率

B.加入催化剂有利于合成氨反应

C.高压有利于合成氨反应

D.500℃左右比室温更有利于合成氨反应

【板书设计】

第4节 化学反应条件的优化——工业合成氨

一 、合成氨反应的限度

二、合成氨反应的速率

三、合成氨的适宜条件讨论

N2(g) + 3H2(g)

2NH3(g) △H = -92.2 kJ·mol-1

《化学反应条件的优化——工业合成氨》教学设计

蒙城第一中学 刘文永

【三维目标】

知识与技能:1.能从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;

过程与方法:学会对数据、图像的分析处理能力

情感态度与价值观: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。

【教学过程】

【第一部分】创设情境,激发兴趣

【疯狂猜图】通过图片及关键词猜测与合成氨发展有关的化学家(勒夏特列和能斯特),找寻研究失败原因,亲自动手算一算课本交流研讨,观察合成氨反应思考以下问题:

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 。已知298K时:△H = -92.2 kJ·mol-1,

△S = -198.2 J·K-1·mol-1,感受科学家的研究过程。继续猜测哈伯的图片,引入工业合成氨的条件选择。

【第二部分】交流研讨,自主探究

【思考】假如你是一个化工厂的老板,对工业生产你主要应考虑哪些问题?

【回答】经济效益和社会效益:

原料的利用率高→增大化学反应限度;

单位时间内产率高→增大化学反应速率;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

【复习】影响化学反应速率和化学平衡的重要因素有哪些

?

一 、合成氨反应的限度

通过对图像分析,思考投料比为多少最合适;通过对表格分析,思考温度、压强对产率的影响

二、合成氨反应的速率

【思考】什么条件能使氨生成快?(升高温度;增大压强;增大反应物浓度;使用催化剂)

三、合成氨的适宜条件讨论

【思考】1、需要高压,压强能否无限增大?

2、温度产生矛盾,究竟应该以什么为温度的参照标准?

3、实际生产过程中为什么采用1:2.8的投料比?

【投影】铁触媒的催化能力与温度图像,分析催化剂特点

【思考】即使在500℃和30MPa时,合成氨平衡混合物中NH3的体积分数也只有26.4%,转化率仍不够大,还可采取什么办法?(引导出循环利用)

【展现成果】

【小结】关于工业化生产条件的优化:

(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。

(4)选择合适的加料比:既要考虑充分反应,又要考虑难获得材料的充分利用,必要时可采用循环反应以增大利用率

【课堂反思】

【第三部分】课堂训练

1.有如下平衡体系:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)(正反应为放热反应),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.下列事实中不能用勒夏特列原理来解释的是( )

A.工业制硫酸的过程中通入足量的空气,可以提高SO2的产率

B.加入催化剂有利于合成氨反应

C.高压有利于合成氨反应

D.500℃左右比室温更有利于合成氨反应

【板书设计】

第4节 化学反应条件的优化——工业合成氨

一 、合成氨反应的限度

二、合成氨反应的速率

三、合成氨的适宜条件讨论

N2(g) + 3H2(g)

2NH3(g) △H = -92.2 kJ·mol-1


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