课题2　人工固氮技术──合成氨教学设计内容推荐

课题二

人工固氮技术——合成氨

第1课时

教学目标

1.利用所学的化学反应速率和化学平衡理论解释合成氨中的相关问题；

2.了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义。

教学重点

利用所学的化学反应速率和化学平衡理论解释合成氨中的相关问题。

课时安排

2课时

教学过程

新课教学：

固氮反应：

叫“固氮反应”

主要的固氮反应有：生物固氮、自然固氮、化学固氮和人工模拟生物固氮。

1、生物固氮：是一种主要的自然固氮反应，如植物在根瘤菌作用下直接吸收空气中的N2转化为氨等，进一步合成氮白质。

2、自然固氮：如闪电产生的巨大电压，其电火花足可以击破氮分子的叁键，促使其与氧气反应生成NO.进而生成NO2和HNO3等。

3、化学固氮：合成氨反应；在放电条件下使氮气与氧气反应生成NO等；氮气与镁反应生成氮化镁。

4、人工模拟生物固氮：通过化学方法，制备出类似生物“固氮菌”的物质，使空气中的氮气在常温常压下与水及二氧化碳等反应，转化为氨态氮或铵态氮，进而实现人工合成大量的蛋白质等，最终实现工厂化生产蛋白质食品。

对比思考：“固硫”反应的概念是：将废气中对空气造成污染的SO2转化为固态含硫化合物。如实验室用NaOH溶液吸收多余的SO2生成Na2SO3，硫酸工业中用氨水吸收SO2生成亚硫酸铵，燃烧煤等产生的SO2用Na2SO3溶液吸收生成NaHSO3，在煤中加入一定比例的CaCO3或CaO使SO2转化为CaSO3。

一、应用化学反应速率和化学平衡移动原理，解释合成氨工业的适宜条件的选择理由

工业生产中既要考虑尽量增大反应物的转化率，充分利用原料，又要选择较快的反应速率，提高单位时间产率。以上两点是选择反应条件的出发点。当二者发生矛盾时，要结合具

体情况辩证分析，找出最佳反应条件。2·1·c·n·j·y

合成氨反应条件的选择原理：

选择根据

：N2(g) ＋

3H2(g) 92.4KJ·mol1

－500℃左右

20～

50Mpa

铁触媒

2NH3(g)

△H＝－1、

反应特点：

①N2极不活泼，通常条件下反应难以进行

②是一个气体体积缩小的反应

③是一个放热反应

2、可供选择的条件：

反应条件

加快反应速率的措施

增大反应程度的措施

①压强

高压

高压

②温度

高温

降温

③催化剂

铁触媒

____ ④浓度

______

及时分离出氨

3、选择条件时综合考虑的因素：

（1）合成氨反应的特点：

体积缩小、放热、可逆。依据化学反应速率和化学平衡理论讨论合成氨的条件：

从化学反应速率理论讨从化学平衡理论讨论

论

反应条件

对化学反应速率的

影响

压强增大，有利于氨的合成，但需要的动增大压强，有利于增大压

强

化学反应速率，越大越好

增大压强，有利于提高平衡力大、对材料、设备混合物中NH3

的含量，越大越好

上一般采用

10～30Mpa的压强

升高温度，有利于增大温

度

化学反应速率，越高越混合物中NH3

的含量，越业上一般采用升高温度，不利于提高平衡选择适宜的温度，工等要求高因此，工业对平衡混合物中NH3

含量的影响

选择合成氨的适宜条件

综合两方面理论

好

低越好

400~500℃左右的温度，这个温度催化剂的活性最大

工业上一般采用铁触使用催化剂有利于增大催化剂

化学反应速率

没有影响

媒，使反应能在较低的温度下较快地进行。

N2(g)

＋

3H2(g)

－1500℃左右

20～

50Mpa

铁触媒

2NH3(g)

；

△H ＝

－92.4KJ·mol

课外思考

为什么2SO2+O22SO3，△H<0 反应中，工业上使用过量的空气?而合成氨工业生产中又不采用一种反应物过量?