化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化—工業(yè)合成氨說課PPT課件

1、教法與學(xué)法 依據(jù)新課程理念和教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)，以學(xué)生為主體，采取學(xué)案導(dǎo)學(xué)與啟發(fā)式教學(xué)相結(jié)合，倡導(dǎo)學(xué)生能夠從問題和任務(wù)出發(fā)，組織和引導(dǎo)學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)、交流研討、合作探究等活動，以獲取知識和技能、發(fā)展能力、培養(yǎng)情感體驗(yàn)。設(shè)計(jì)思路由教學(xué)實(shí)際需要和學(xué)生已有的知識儲備，將本節(jié)課設(shè)置為兩個探究點(diǎn)探究點(diǎn)一：合成氨的生產(chǎn)條件探究點(diǎn)二：合成氨條件的優(yōu)化三個認(rèn)知層次一、創(chuàng)設(shè)情境激發(fā)學(xué)習(xí)興趣二、自主學(xué)習(xí)與合作探究，分析問題本質(zhì)三、遷移應(yīng)用，課堂達(dá)標(biāo)練習(xí)第1頁/共18頁教學(xué)流程及時間安排創(chuàng)設(shè)情境激發(fā)學(xué)習(xí)興趣自主學(xué)習(xí)合成氨的生產(chǎn)條件合作探究合成氨條件的優(yōu)化課堂小結(jié)生產(chǎn)條件選擇的思路和方法遷移應(yīng)用課堂達(dá)標(biāo)練習(xí)3分鐘10分鐘

2、20分鐘5分鐘7分鐘第2頁/共18頁用空氣制造面包的人用空氣制造面包的人 1919世紀(jì)以前，一些有遠(yuǎn)見的化學(xué)家指出：考世紀(jì)以前，一些有遠(yuǎn)見的化學(xué)家指出：考慮到將來的糧食問題，為了使子孫后代免于饑餓，慮到將來的糧食問題，為了使子孫后代免于饑餓，我們必須寄希望于科學(xué)家能實(shí)現(xiàn)大氣固氮。因此我們必須寄希望于科學(xué)家能實(shí)現(xiàn)大氣固氮。因此將空氣中豐富的氮固定下來并轉(zhuǎn)化為可被利用的將空氣中豐富的氮固定下來并轉(zhuǎn)化為可被利用的形式，在形式，在2020世紀(jì)初成為一項(xiàng)受到眾多科學(xué)家注目世紀(jì)初成為一項(xiàng)受到眾多科學(xué)家注目和關(guān)切的重大課題。德國化學(xué)家哈伯就是從事合和關(guān)切的重大課題。德國化學(xué)家哈伯就是從事合成氨的工藝條件試驗(yàn)

3、和理論研究的化學(xué)家之一成氨的工藝條件試驗(yàn)和理論研究的化學(xué)家之一, ,他終于在他終于在19131913年實(shí)現(xiàn)了合成氨的工業(yè)生產(chǎn)，滿足年實(shí)現(xiàn)了合成氨的工業(yè)生產(chǎn)，滿足了了2020世紀(jì)人口由世紀(jì)人口由3030億增至億增至6060億對糧食的需求，因億對糧食的需求，因此人們贊揚(yáng)哈伯是此人們贊揚(yáng)哈伯是“用空氣制造面包的圣人用空氣制造面包的圣人”一、創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)興趣第3頁/共18頁 明確研究思路：明確研究思路： 假如你是一個工廠的廠長，對工業(yè)生產(chǎn)你主要應(yīng)考慮哪些問題？經(jīng)濟(jì)效益和社會效益：經(jīng)濟(jì)效益和社會效益： 增大化學(xué)反應(yīng)速率單位時間內(nèi)產(chǎn)率高增大化學(xué)反應(yīng)限度原料的利用率高 另外還要考慮生產(chǎn)中的消耗能源、原料來

4、源、設(shè)備條件、環(huán)境保護(hù)等因素。第4頁/共18頁提提高高綜綜合合經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)效效益益單位時間里提高合成氨的產(chǎn)量單位時間里提高合成氨的產(chǎn)量（從化學(xué)反應(yīng)的速率考慮）從化學(xué)反應(yīng)的速率考慮）提高平衡混合物中氨的含量提高平衡混合物中氨的含量（從化學(xué)平衡的移動考慮）從化學(xué)平衡的移動考慮）從生產(chǎn)成本、動力、材料、設(shè)備從生產(chǎn)成本、動力、材料、設(shè)備等對上述理論探討進(jìn)一步論證，等對上述理論探討進(jìn)一步論證，以得出合理的結(jié)論。以得出合理的結(jié)論。第5頁/共18頁分析：合成氨的反應(yīng)特點(diǎn) N2+3H2 2NH3_反應(yīng)正反應(yīng)為_反應(yīng)正反應(yīng)為氣體體積_的反應(yīng)反應(yīng)特點(diǎn)可逆放熱減小二、自主學(xué)習(xí)與合作探究，分析問題本質(zhì)第6頁/共18頁自主

5、學(xué)習(xí)-合成氨的生產(chǎn)條件1.觀察合成氨反應(yīng)思考以下問題：N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 。已知298K時：H = -92.2 kJmol-1，S = -198.2 JK-1mol-1（1）請根據(jù)正反應(yīng)的焓變和熵變分析298K下合成氨反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？（2）請利用化學(xué)平衡移動移動的知識分析什么條件有利于2. 請同學(xué)們閱讀課本66頁交流研討，思考以下問題：（1）你認(rèn)為可以通過控制那些反應(yīng)條件來提高合成氨反應(yīng)的速率？（2）實(shí)驗(yàn)研究表明，在特定條件下，合成氨反應(yīng)的速率和參與反應(yīng)的物質(zhì)的濃度的關(guān)系式為： = k c (N2) c1.5(H2) c -1(NH3)。各物質(zhì)的濃度對反應(yīng)速率有哪些

6、影響？可以采取哪些措施來提高反應(yīng)速率？ （3）請你根據(jù)表2-4-1所給的數(shù)據(jù)分析催化劑對合成氨反應(yīng)速率的影響第7頁/共18頁合成氨的反應(yīng)合成氨的反應(yīng)正反應(yīng)為正反應(yīng)為放熱反應(yīng)放熱反應(yīng) 分析角度分析角度反應(yīng)條件反應(yīng)條件使合成氨的速使合成氨的速率快率快使平衡混合物使平衡混合物中氨的含量高中氨的含量高壓強(qiáng)壓強(qiáng)溫度溫度催化劑催化劑反應(yīng)物的濃度反應(yīng)物的濃度增大濃度增大濃度增大濃度增大濃度生成氨的濃度生成氨的濃度減小濃度減小濃度減小濃度減小濃度高壓高壓高溫低溫 使用不影響矛盾一致合成氨的生產(chǎn)條件合成氨的生產(chǎn)條件第8頁/共18頁 合作探究-合成氨條件的優(yōu)化 交流研討 1請嘗試為合成氨選擇合適的條件 2在確定合

7、成氨的適宜條件的過程中遇到了哪些問題？是怎樣解決的？ 3為了提高合成氨生產(chǎn)能力，還可以在哪些方面進(jìn)一步改進(jìn)？第9頁/共18頁 探究的內(nèi)容探究的內(nèi)容探究的問題探究的問題4各物質(zhì)濃度對反應(yīng)速率有哪些影響？各物質(zhì)濃度對反應(yīng)速率有哪些影響？濃度怎么定？濃度怎么定？ N2 和和H2的比例怎么定？的比例怎么定？1既然增大壓強(qiáng)既可提高反應(yīng)速率，又可提高氨的產(chǎn)量，那么在合成氨工業(yè)中壓強(qiáng)是否越大越好？壓強(qiáng)怎么定？2既然降低溫度有利于平衡向生成氨的方向移動，那么生產(chǎn)中是否溫度越低越好？3 催化劑對化學(xué)平衡的移動沒有影響， 在合成氨工業(yè)中要不要使用催化劑，為什么？溫度怎么選擇？要不要用催化劑？第10頁/共18頁鐵觸

8、媒催化能力1:1 1:2 1:3 1:4 1:5 1:6 0.60.50.40.30.20.1NH3%N2:H2圖表1圖表2第11頁/共18頁 1、壓強(qiáng)怎么選？根據(jù)反應(yīng)器可使用的鋼材質(zhì)量及綜合指標(biāo)來選擇壓強(qiáng)。實(shí)際生產(chǎn)中壓強(qiáng)一般選擇在200200500500大氣壓之間。2 2、溫度怎么選擇？實(shí)際生產(chǎn)中溫度一般選擇在700K700K左右（主要考慮催化劑的活性）。 3 3、用不用催化劑？實(shí)際生產(chǎn)中選用鐵為主體的多成分催化劑（鐵觸媒），它在700K700K時活性最高。4 4、濃度怎么確定? ?適當(dāng)提高廉價反應(yīng)物的濃度，原料循環(huán)利用，提高原料的利用率。 精講點(diǎn)撥-工業(yè)生產(chǎn)條件的選擇第12頁/共18頁外部

9、條件外部條件工業(yè)合成氨的適宜條件工業(yè)合成氨的適宜條件壓強(qiáng)壓強(qiáng)溫度溫度催化劑催化劑濃度濃度工業(yè)合成氨的適宜條件第13頁/共18頁1能使合成氨反應(yīng)進(jìn)行程度增大的方法是（ ）A 升高溫度 B 降低壓強(qiáng)C 使用催化劑 D 及時分離出氨氣2 2在合成氨工業(yè)中，為增加NHNH3 3的日產(chǎn)量，下列變化過程 不能使平衡向右移動的是（ ） A A 將NHNH3 3分離出來 B B 使用催化劑 C 700K C 700K左右的高溫 D 2 D 210107 75 510107 7PaPa的壓強(qiáng)三、遷移應(yīng)用-課堂達(dá)標(biāo)練習(xí)第14頁/共18頁4 4 合成氨所需的合成氨所需的H H2 2可由煤和水蒸氣反應(yīng)而制得，其中可由

10、煤和水蒸氣反應(yīng)而制得，其中一步的反應(yīng)為：一步的反應(yīng)為：COCO(g)(g)+H+H2 2O O（g g） CO CO2(g)2(g)+H+H2(g)2(g)（正反應(yīng)放熱），下列措施（正反應(yīng)放熱），下列措施中，能提高中，能提高COCO轉(zhuǎn)化率的是（轉(zhuǎn)化率的是（ ）A A 增大壓強(qiáng)增大壓強(qiáng) B B 降低溫度降低溫度 C C 增大水蒸氣濃度增大水蒸氣濃度 D D 增大增大COCO濃度濃度3 在合成氨時，可以提高H2轉(zhuǎn)化率的措施是（ ）A延長反應(yīng)時間 B充入過量H2C充入過量N2 D升高溫度第15頁/共18頁5 已知2SO2(g)+O2(g) 2SO3 (g) H0其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表(1) 應(yīng)選用的溫度是_。