课题2　人工固氮技术──合成氨课堂实录及点评

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【教学目标】1.掌握氮的固定概念及常见方法

2. 使学生理解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。

【自主学习】（阅读

教材9至11页）

[ : . ]一、氮的固定

1、定义： 。

[ : ][ : . ]2、方法：氨的固定主要方法有： （1）人工合成氨：化学固氨法。其条件要求高、成本高、转化率低、效率低。

（2）根瘤菌，生物固氨。常温常压下进行。成本低、转化率高、效率高。

3、工业应用：

模拟生物的功能，把生物的功能原理用于化学工业生产，借以改善现有的并创造崭新的化学工艺过程。

【合作探究】二、合成氨的反应原理

【实验】分析P11的实验，结合有关物质的物理、化学性质总结试管口处湿润的pH试纸的变化，推测有关反应。

1、加热试管中的铁丝绒至红热后注入氢气和氨气的混合气体，可以看到湿润的pH试纸变 . 2.用氢气和氨气合成氨的反应式是

,，属放热反应。

3、工业上，采用以 催化剂，在 和10Mpa～30 Mpa的条件下合成氨。

【自主学习】阅读P12科学史话，结合已学化学平衡知识分析下面的问题

（1）合成氨中，催化剂的主要作用是什么？

[ : ] 答案： . （2）合成氨的适宜条件是什么？

[ : ] 答案： . （3）选择适宜生产条件的原则是什么？

提示：有较高的反应速率和平衡转化率，能最大限度地提高利润。

（4）合成氨生产时，为什么不采用尽可能高的压强？通常采用10MPa~300MPa 的压强？

[ : ]

答案： 。

（5）合成氨的反应为放热反应，降低温度会使平衡向右移动，但为什么温度要保持在400～500℃左右？

答案：合成氨的反应为放热反应，降低温度促使平衡向有移动，有利于N2、H2转化为NH3；但降温必然减缓了反应速率，影响单位时间产率。生产中将二者综合考虑，既要保证N2、H2的转化率，又要保证较快的反应速率，只能选择适中的温度400～500℃左右。应注意该温度为催化剂活化温度，低于此温度，催化剂不起作用。

（6）在高温高压下，为什么还要使用催化剂？

提示：催化剂是影响反应速率的几个因素中，对反应速率影响程度最大的。

*应注意催化剂的如下特点：

①选择性：不同的反应选择不同的催化剂，如合成氨选择了铁触媒。每种催化剂都是对特定的反应有催化作用，并非能改变任何化学反应的速率。

②灵敏性：催化剂中混入杂质，常常会失去催化作用，称催化剂“中毒”，因此反应气体进入反应器前必须净化。

③催化剂只有在活化温度以上才能起催化作用，如铁触媒活化温度为400～500℃，因此该温度为合成氨的适宜温度。

【目标检测】

1．在合成氨时，可以提高H2转化率的措施是 （ ）

A.延长反应时间 B.充入过量H2 C.充入过量N2 D.升高温度2、下列有关合成氨工业的途述，可用勒沙特列原理来解释的是（ ）

A、使用铁触媒，使N2和H2混合气体有利于合成氨

B、高压比常压条件更有利于合成氨的反应 C、5000C左右比室温更有利于合成氨的反应

D、合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率

[ : ]3.关于氨的合成工业的下列说法正确的是 （ ）

[ : ]A.从合成塔出来的气体，其中氨气一般占15%，所以生产氨的工业的效率都很低

B.由于NH3易液化，N2、H2可循环使用，则总的说来氨的产率很高

[ : ]C.合成氨工业的反应温度控制在400～500 ℃左右，目的是使平衡向正反应方向进行

D.合成氨工业采用10

MPa

～

30MPa ，是因该条件下催化剂的活性最好

4.在合成氨工业中，为增加氨的日产量，下列变化过程中不能使平衡向右移动的是（ ）

A. 不断将氨分离出来 B.使用催化剂

C. 采用500C左右的温度 D. 采用10～30MPa的压强

5．某温度时，在一体积为2L的密闭容器中，通入112和24g的H2,此时容器内压强为p大气压。在该温度和催化剂作用下，H2和N2反应达到平衡，测得平衡时压强为0.95p大气压，下列说法不正确的是（ ）

A．平衡时，N2物质的量是3.6 mol B．平衡时，H2的物质的量是10.8mol

[ : ]C．平衡时，N2的转化率10%

D．NH3的体积百分含量是10%