课题2　人工固氮技术──合成氨优质课教案推荐

选修二 第一单元 走进化学工业 课题2 人工固氮技术—合成氨 第1课时

授课教师：姜有奎（广元中学）

一、教材分析

本课教学内容是人教版高中化学选修二第一单元《走进化学工业》课题2《人工固氮技术—合成氨》第1课时的教学内容。本节内容体现了化学反应速率和平衡移动原理等理论对工业生产实践的指导作用，同时在运用理论的过程中，也可进一步加深学生对所学理论的理解。教材分为两个部分，第一部分主要通过讨论引导学生运用化学反应速率和化学平衡原理等知识，并考虑合成氨生产中动力、设备、材料等的实际情况，合理的选择合成氨的生产条件；第二部分是拓宽思路方面的内容，主要是探讨合成氨的发展前景，主要目的不在于知识本身，而更多的侧重于培养学生的创新精神和训练科学方法。

二、教学目标

1. 知识与技能

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；了解合成氨生产的一般流程和反应原理、反应条件等；介绍合成氨，体现化工生产的过程，体现实验室研究与实际生产之间转化过程。

2. 过程与方法

通过实验学习合成氨反应原理，利用化学反应速率，化学平衡移动原理分析和讨论合成氨适宜反应条件；

结合合成氨的基本生产过程及合成氨工业发展，理解实际生产中问题。

3. 情感态度与价值观

能够说出环境污染的主要方面及防止污染的一些措施，增强环境意识，作环境保护的宣传者、行动者；通过本节的学习，说明工业生产中加快反应、提高原料利用率、节约能源及保护环境的一些措施和方法。

三、教学重点难点

重点：合成氨的反应原理、合成氨生产的适宜条件

难点：合成氨生产的适宜条件

四、教学方法

多媒体辅助、讨论、讲解、练习

五、教学过程

[课程引入] 在新疆与青海交界处有一山谷，人称魔鬼谷。每当人畜进入后，经常电闪雷鸣，狂风暴雨，把人畜击毙。然而谷内却是牧草茂盛，四季常青。请同学们一起思考并解释原因。

[讨论归纳]

N2 + O2

====

2NO

2NO + O2

====

2NO2

3NO2 + H2O

====

2HNO3 + NO

空气中的氮转化为氮氧化物被植物吸收。在人们生活中也经常有“雷雨发庄稼”“春雨贵如油”等说法。

[过渡]大家都知道在地壳中氮的含量只有0.04%，而大气中氮气的体积分数为78%。空中游离态氮气不能被庄稼吸收，必须将其转化为氮的化合物后才能被吸收。将游离氮转化为化合态氮的方法叫氮的固

定。大家请看教材P10上，看一下氮在自然界的循环。那么怎样才能有效利用廉价的自然资源来生产含氮化合物？请阅读思考与交流—事实2部分。

[讲述] 家作物每年从土壤中摄取大量含氮化合物，为了补偿土壤中减少的氮，必须施加氮肥。必须人工固氮。由于氮气的化学性质很不活泼，直到20世纪初才研究出一些固氮方法，其中合成氨是最有效且便于工业化的方法，本节课我们就一起来探讨这一内容。

[板书] 人工固氮技术----合成氨

[讲述]合成氨的反应原理是什么？请同学们结合教材一起回答。

[投影并板书] 一．合成氨的反应原理

适宜条件探讨：工业上常采用以铁为主的催化剂，在400~500℃和10MPa~30MPa条件下合成氨。

同学们在可与我的时候了解合成氨的科学史话——哈伯和哈伯法合成氨。

[讲述并板书]接下来我们来探讨工业合成氨的基本过程，根据前面所学的知识，大家一起来说是哪几个步骤？

[学生讨论回答]造气、净化、合成和分离。

[讲述]下面我们一步一步的来分。首先要选择制备所需要的原料气，根据我们已学的知识，合成氨需要氮气和氢气，那么怎样获取这两种气体？

[学生]由空气液化分离所得氮气，氢气则来源于水。

[讲述]同学们都回答的很好，下面我们一起来写制氢的方程式。

[讲述并板书]1. 制备原料气：C + H20 === CO + H2 [投影并板书]我们还可以利用石油、天然气、焦炉气、炼厂气等含有大量碳氢化合物的物质，在一定条件下制备氢气。例如：

CH4+H2O===3H2+CO； CH4+2H2O===4H2+CO2 在制备原料气的过程中往往会掺杂一些杂质，其中一些会使催化剂中毒，因此必须除去，这一过程就称为原料气的净化。

[讲述并板书]2.原料气的净化：NH3•H2O+H2S===NH4HS+H2S CO+H2O===CO2+H2

K2CO3+CO2+H2O===2KHCO3 [讲述]净化后的原料气经过压缩机压缩至高压，进入氨合成塔，使氨气和氢气在高温高压和催化剂条件下合成氨，最后将合成后的混合气体液化分离出液态氨，并将剩余的氨气与氢气循环送回合成塔中进行反应。

[板书]3.氨的合成与分离

[投影]用图示表示合成氨的流程

[讲述]最后，我们一起来学习合成氨工业的发展，大家请阅读教材14-15页，最后总结归纳。

（1）原料及原料气的净化

（2）催化剂的改进

（3）环境保护---三废处理（相关视频和资料）

[讲述]这堂课介绍了工业合成氨的背景、原理、条件、生产过程以及三废处理。课后请完成相关作业。