《第4节 化学反应的调控》参考教案1.docVIP

学而优·教有方

PAGE

PAGE1

第4节化学反应的调控

教学目标

1、知道如何应用化学反应速率和化学平衡原理，选择合成氨的适宜条件。

2、初步掌握应用化学原理选择化工生产条件的思想和方法，培养科学态度与社会责任等方面的学科核心素养。

教学重难点

1、重点：合成氨反应适宜条件的选择。

2、难点：应用化学原理选择化工生产条件的思想和方法。

教学过程

一、导入新课

[复习导入]前面我们已经学过了化学反应速率及平衡移动的知识，化学反应的调控更多的是对于之前学过知识的运用。下面我们以工业合成氨生产条件的选择为例，研究化学反应的调控问题。

二、讲授新课

知识点一合成氨反应条件的原理分析

[投影]合成氨的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1

[提问]温度和压强的改变对于反应速率及化学平衡具体会有什么影响呢？

[学生活动]根据所学知识完成学案的知识回顾部分。

[投影]升高温度,反应速率增大,平衡向逆反应方向移动;增大压强,反应速率增大,平衡向正反应方向移动。

[思考]根据这一热化学反应方程式你能概括出合成氨反应的那些特点？请从可逆性、体积变化、焓变三个方面来考虑。

[投影]反应特点:

可逆性:反应为可逆反应；体积变化:正反应是气体体积减小的反应；焓变:ΔH0

[投影]N2+3H22NH3

[师]由反应方程式我们可以知道合成氨的反应是在高温高压并且有催化剂的条件下进行的，那么大家知道实际生产中高温是多高的温度，高压又是指多高的压力吗？还有催化剂用的是什么呢？下面带大家一起来了解一下。

知识点二实际合成氨工业中选择的生产条件

[投影]压强:合成氨厂一般采用的压强为10MPa~30MPa。?

[思考]合成氨时压强越大越好,为何不采用比30MPa更大的压强?

[提示]压强越大,对材料的强度和设备的制造要求也越高,需要的动力也越大,这会加大生产投资,可能降低综合经济效益。

[投影]温度:一般采用的温度为400~500℃。

[思考]合成氨采用低温时可提高转化率,但为何未采用更低的温度?

[提示]温度太低,反应速率太小,达到平衡所需的时间变长,不经济。另外,合成氨所需的催化剂铁触媒的活性在500℃左右活性最大。

[投影]催化剂:合成氨工业普遍使用的是以铁为主体的多成分催化剂,又称铁触媒。

[思考]合成氨工业采用迅速冷却法,使气态氨变为液氨后及时从混合物中分离出去的目的是什么?

[提示]使化学平衡向生成氨的方向移动。

知识点三工业生产中选择适宜生产条件的原则

[思考]那实际生产中到底是依据什么原理来选择这些适宜的条件的？

[投影]

外界条件

有利于增大反应速率的条件控制

有利于平衡正向移动的条件控制

综合分析结果

浓度

增大反应物的浓度

增大反应物的浓度、减小生成物的浓度

不断地补充反应物、及时地分离出生成物

催化剂

加合适的催化剂

不需要

加合适的催化剂

温度

高温

ΔH0

低温

兼顾速率和平衡,考虑催化剂的适宜温度

ΔH0

高温

在设备条件允许的前提下,尽量采取高温并考虑催化剂的活性

压强

高压(有气体参加)

反应后气体体积减小的反应

高压

在设备条件允许的前提下,尽量采取高压

反应后气体体积增大的反应

低压

兼顾速率和平衡,选取适宜的压强

板书设计

2.4化学反应的调控

一、合成氨反应条件的原理分析

1、反应原理

2、反应特点

3、影响因素

二、实际合成氨工业中选择的生产条件

1、压强

2、温度

3、催化剂

三、工业生产中选择适宜生产条件的原则