基于新課標(biāo)應(yīng)用的教學(xué)設(shè)計-化學(xué)反應(yīng)的綜合調(diào)控

化學(xué)反應(yīng)的綜合調(diào)控清遠市第一中學(xué)唐靜雯教學(xué)目標(biāo)（1）結(jié)合工業(yè)合成氨生產(chǎn)實例，組織學(xué)生開展關(guān)于反應(yīng)條件的選擇與優(yōu)化的討論，促使學(xué)生形成從限度、速率、能耗、環(huán)境保護、綠色化學(xué)等多角度綜合調(diào)控化學(xué)反應(yīng)的基本思路；（2）認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的綜合調(diào)控在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中的重要作用。評價目標(biāo)通過小組活動，培養(yǎng)合作精神，善于觀察、勤于思考的科學(xué)態(tài)度。通過課堂學(xué)習(xí)，增強聯(lián)系實際學(xué)習(xí)化學(xué)并將化學(xué)知識應(yīng)用與生活的意識。通過生態(tài)文明教育，減少環(huán)境污染，加強綠色化學(xué)理念教育和可持續(xù)發(fā)展意識。教學(xué)重難點教學(xué)重點：合成氨反應(yīng)中化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的綜合調(diào)控，形成多角度調(diào)控化學(xué)反應(yīng)的思路。教學(xué)難點：引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)原理選擇化工生產(chǎn)條件的思路和和方法，樹立綠色化學(xué)理念教育和可持續(xù)發(fā)展意識教學(xué)方法：觀察調(diào)查法、分析討論法、歸納整理法。五．教學(xué)過程（一）課前思考[導(dǎo)入]我們對化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控并不陌生。例如，為了滅火，可以采取隔離可燃物、隔絕空氣或降低溫度等措施，為了延長食物儲存時間，可以將它們保存在冰箱中，下面我們以工業(yè)合成氨生產(chǎn)條件的選擇為例，研究化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控問題。（二）課堂教學(xué)過程合成氨的反應(yīng)原理分析[展示]工業(yè)合成氨是人類科學(xué)技術(shù)的一項重大突破，其反應(yīng)如下，根據(jù)這一反應(yīng)你能概括出合成氨反應(yīng)的那些特點？[投影]N2+3H22NH3ΔH＝?92.4kJ?mol?1常溫下：K＝5.0×108[學(xué)生活動]小組討論交流并作出回答。[小結(jié)]反應(yīng)的特點可逆反應(yīng)(2)放熱反應(yīng)(3)氣體分子總數(shù)減小的反應(yīng)，（4）常溫下K＝5.0×108，K值越大，反應(yīng)進行的程度越大從化學(xué)反應(yīng)的方向性分享，常溫（298K）下，ΔH－TΔS<0，能自發(fā)進行[任務(wù)一]根據(jù)合成氨反應(yīng)的特點，應(yīng)如何選擇反應(yīng)條件，以增大合成氨的反應(yīng)速率、提高平衡混合物中按的含量？請?zhí)钊胂卤?。對合成氨反?yīng)的影響影響因素濃度溫度壓強催化劑增大合成氨的反應(yīng)速率提高平衡混合物中氨的含量[學(xué)生活動]根據(jù)所學(xué)知識回顧溫度和壓強等因素的改變對反應(yīng)速率及平衡移動的影響。[任務(wù)二]表中的實驗數(shù)據(jù)是在不同溫度、壓強下，平衡混合物中氨的含量的變化情況（初始時氮氣和氫氣的體積比是1:3）。分析表中數(shù)據(jù)，結(jié)合合成氨反應(yīng)的特點，討論應(yīng)如何選擇反應(yīng)條件，以增大合成氨的反應(yīng)速率、提高平衡混合物中氨的含量。[總結(jié)]結(jié)論：①升高溫度，氨的含量降低；這與反應(yīng)速率是相矛盾的②增大壓強，氨的含量增大；這與反應(yīng)速率是相一致的[設(shè)疑]在實際生成過程中，我們?nèi)绾芜x擇適宜的反應(yīng)條件？[展示]400℃下平衡時氨的體積分?jǐn)?shù)隨壓強的變化示意圖。[思考]合成氨時壓強越大越好,為何不采用比30MPa更大的壓強?[學(xué)生活動]壓強越大,對材料的強度和設(shè)備的制造要求也越高,需要的動力也越大,這會加大生產(chǎn)投資,可能降低綜合經(jīng)濟效益。合成氨廠一般采用的壓強為10MPa~30MPa。

[展示]10MPa下平衡時氨的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的變化示意圖。[思考]合成氨采用低溫時可提高轉(zhuǎn)化率,但為何未采用更低的溫度?[學(xué)生活動]溫度太低,反應(yīng)速率太小,達到平衡所需的時間變長,不經(jīng)濟。另外,合成氨所需的催化劑鐵觸媒的活性在500℃左右活性最大。]溫度:一般采用的溫度為400~500℃。[講解]合成氨工業(yè)普遍使用的是以鐵為主體的多成分催化劑,又稱鐵觸媒，最佳活性溫度為500℃。[思考]合成氨工業(yè)采用迅速冷卻法,使氣態(tài)氨變?yōu)橐喊焙蠹皶r從混合物中分離出去的目的是什么?[學(xué)生活動]使化學(xué)平衡向生成氨的方向移動。[學(xué)生活動]分析實際生產(chǎn)中到底是依據(jù)什么原理來選擇這些適宜的條件。外界條件有利于增大反應(yīng)速率的條件控制有利于平衡正向移動的條件控制綜合分析結(jié)果濃度增大反應(yīng)物的濃度增大反應(yīng)物的濃度、減小生成物的濃度將氨分離后的原料氣循環(huán)使用，并及時補充氮氣和氫氣，使反應(yīng)物保持一定的濃度，及時地分離出生成物催化劑加合適的催化劑不需要加合適的催化劑溫度高溫ΔH<0低溫ΔH>0高溫壓強高壓(有氣體參加)反應(yīng)后氣體體積減小的反應(yīng)高壓學(xué)生總結(jié)合成氨的適宜條件：學(xué)生歸納，老師補充。課堂練習(xí)：2.在硫酸工業(yè)中，通過下列反應(yīng)使SO2氧化成SO3：2SO2(g)＋O2(g)?2SO3(g)△H＝－196.6kJ/mol。下表列出了在不同溫度和壓強下，反應(yīng)達到平衡時SO2的轉(zhuǎn)化率。溫度/℃平衡時SO2的轉(zhuǎn)化率/%0.1MPa0.5MPa1MPa5MPa10MPa45097.598.999.299.699.755085.692.994.997.798.3從理論上分析，為了使SO2盡可能多轉(zhuǎn)化為SO3，選擇的條件是______________在實際生產(chǎn)中，選定的溫度為400~500℃，原因是__________________________在實際生產(chǎn)中，選用的壓強為常壓，原因是________________________________在實際生產(chǎn)中，通入過量空氣，原因是____________________________________（5）尾氣中的SO2必須回收，原因是__________________________________________[任務(wù)三]思考與討論在實際工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)該考慮那些問題呢？學(xué)生討論環(huán)境保護、速率、產(chǎn)率、