—合成氨条件的选择.DOC

§2—4合成氨条件的选择 教学目标 1．使学生理解如何应用化学反应速率和化学平衡的原理，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生产条件的思路和方法。 3．通过运用化学反应速率和化学平衡原理选择合成氨的适宜条件，培养学生分析问题、解决问题的能力以及对所学理论的应用能力。 4．通过对合成氨工业未来的展望，激发学生热爱祖国、刻苦学习的激情。 教学重点 应用化学反应速率和化学平衡的原理选择合成氨的适宜条件。 教学难点 使学生理解如何用化学反应速率和化学平衡的原理选择合成氨的适宜条件。 教学方法 1．通过复习化学反应速率和化学平衡移动的有关知识，启发学生得出应用化学原理选择化工生产条件的思路和依据。并结合生产实际，讨论得出合成氨的适宜条件。 2．通过观看合成氨的录像，使学生了解浓度对合成氨的影响及原料气的循环使用等问题。 3．通过阅读和讨论，使学生明确化工生产条件并非一成不变，激励学生为选择更好的合成氨条件而努力学习。 教具准备 合成氨录像带、合成塔模型、投影仪、胶片。 教学过程 [复习提问]1．影响化学反应速率的因素有哪些? 浓度、温度、压强、催化剂等。 2．要使一个化学平衡发生移动．可改变哪些条件? 浓度、温度，有气体参与的反应可改变压强。 [师]在化工生产上选择生产条件，离不开化学反应速率和化学平衡的有关知识。我们这节课就学习合成氨条件的选择。 [板书] 第四节 合成氨条件的选择 [师]请大家写出合成氨的化学方程式。 N2[g] + 3H2[g]2NH3 [g] [师]请大家结合我们第一章所学知识，说出这个反应有何特点。 甲：反应物和生成物全为气体。 乙：是气体体积缩小的可逆反应。 丙：正反应是放热反应。 [教师提示]该反应常温常压下容易进行吗?为什么? 不容易，因为N2分子结构稳定，N≡N不易断裂。 [讨论]如果你是一个合成氨工厂的技术入员，为了提高经济效益．即提高氨气的产量，你首先要考虑什么问题? 结论：1．如何加快反应速率；2．如何提高NH3 在平衡混合气中的含量。 [师]那么我们要加快合成氨的反应速率而且还要使平衡尽可能正向移动，可以采取哪些措施呢?请同学们讨论以后填写下表。 [投影] 说明：把上表制成多媒体课件，学生讨论后，边回答边显示出正确答案。 [师]下面我们就根据上表和化工生产的实际情况，来分析一下合成氨的适宜条件。 [板书] 一、合成氨的条件选择 1．压强 [师]从上表可以看出，从反应速率和化学平衡移动分别来考虑，对压强的要求是一致的，增大压强，既能加快反应速率，缩短达到平衡的时间，又能提高氨气在平衡混合气中的含量，那么是不是压强越大越好?一般采取多大压强?请同学们打开课本P50阅读有关内容。 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，这会大大增加投资，并可能降低综合经济效益。目前合成氨厂一般采用的压强是20MPa～50MPa。 [板书] 20M Pa～50M Pa [师]下面我们再看温度的选择。 [板书] 2．温度 [师]从上表分析，高温有利于加快反应速率，但却降低了平衡时氨气在混合气体中的含量，低温可以提高氨气在平衡混合气中的含量，但反应速率慢，需要很长时间才能达到平衡状态，这在化工生产上也是很不经济的。所以温度不能太低，也不能太高，工业上一般在500℃左右的温度下进行。· [板书] 500℃左右 [师]选择500℃左右的温度，还与另外一个因素有关，那就是催化剂的使用。 [板书] 3．催化剂 [师]合适的催化剂能成万倍地增大化学反应速率，缩短反应达到平衡需要的时间，但催化剂的活性与温度有关，对于合成氨使用的催化剂，在500℃左右活性最大，因此选择500℃左右的温度。 那么合成氨工业采用什么催化剂呢?1909年德国化工专家哈伯发现了锇（é）催化剂，但锇是贵重金属，以锇为催化剂不利于合成氨的普及。后来，德国化学家波施经过两万多次的实验，终于得到了理想的以Fe为主体，含少量K、Mg、Al和Ca的多成分催化剂，一直使用到今天，工业上称为铁触媒。 [板书] 铁触媒——以铁为主体的多成分催化剂 [师]工业上在上述温度、压强和催化剂作用下，可使平衡混合气中NH3的体积分数达到多大呢?请同学们打开课本P49，看表2—5，看一下在500℃、20M Pa～50M Pa时NH3的体积分数大约为多少。 26．4％左右。 [师]显然，NH3的产率并不太高，那么还需要采取什么措施来提高NH3 的产率呢? 改变浓度。 [师]对，从前边的分析可知，增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，均可使化学平衡正向移动。那么工业上是