课题2　人工固氮技术──合成氨优秀教学设计

武隆中学

高二年级

选修2

《合成氨》导学案

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选修2

《合成氨》导学案

※

化工生产过程中的基本问题

班级：

姓名：

学习目标:

1.

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。

2.了解合成氨生产的一般流程和反应原理、反应条件等。

3.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。

学习重点：合成氨生产的一般流程和反应原理、反应条件

学习难点：选择合成氨的适宜条件

课前热身、自主预习

认真阅读课本9——14页，完成以下问题

一、氮的固定

1、定义：

2、氨的固定主要方法有：

（1）人工合成氨：

（2）根瘤菌：

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。

二、合成氨的反应原理

1、化学反应原理： 2、反应特征：

反应为典型的 反应

正反应为 热反应

正反应为气体体积 的反应

3、条件的选择：

（1）压强：

（2）温度：

（3）催化剂：

三、合成氨的基本生产过程

1、合成氨三个主要步骤是

（1）造气

：

（2）净化

：

（3）合成

：

我学习，我快乐;我思考，我成长！

2.

制备合成氨的原料气

（1）制取N2：物理方法：

化学方法：

（2）制取H2：

①

②

3. 原料气净化处理

（1）原料气净化的原因：除去某些杂质，防止使合成氨所用的催化剂中毒。

（2）用稀氨水吸收H2S杂质

：

（3）使CO变成CO2

：

（4）用K2CO3吸收CO2

：

（5）最后，原料气还需进行精制处理，如用醋酸、铜和氨配制成的溶液来吸收CO、CO2

、

O2、H2S等少量有害气体。

4. 氨的合成与分离

（1）氨的合成：将净化的原料气加压送进合成塔，在适宜条件下充分反应制取氨。

（2）从合成塔出来的混合气体，其中氨气占总体积的15%，要把混合气体通过

使氨液化，再导入液氨贮罐。

四、

合成氨工业的发展

1.原料及原料气的净化[来源学_科_网

]原料气之一的氮气来自空气，目前氢气主要通过不同的固态（煤和焦炭）、液态（石油提炼后的石脑油、重油）、气态（天然气、焦炉气）可燃物为原料。

2.催化剂的改进

多年来一直用磁铁矿催化剂，目前有采用钌为基础活性物质的新型催化剂。

3.环境保护

（1）废渣：可用作建材和肥料的原料。

（2）废气：主要是H2S和CO2

等有害气体，对H2S的处理，可用直接氧化法（选择性催化氧化）、

循环法（用溶剂吸收浓缩），CO2也可用来生产尿素和碳铵等。

（3）废液：主要是含氰化物和含氨的污水，处理含氰化物主要用有生化、加压水解、氧化分解、

化学沉淀、反吹回炉等方法。处理氨废水可用蒸馏的方法回收，也可用离子交换法治理。

预习等级： 组长签字：

课堂展示、合作学习

我学习，我快乐;我思考，我成长！

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《合成氨》导学案

任务一：合成氨的条件选择

（1）压强：

（2）温度：

（3）催化剂：

交流：条件选择的理论依据是什么？

【训练提升】

(小组合作交流) 1、合成氨厂所需H2可由煤与水反应制得，其中有一步反应为

CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)Q，欲提高CO转化率可采用的方法是（

）

①降低温度；②增大压强；③使用催化剂；④增大CO浓度；⑤增大水蒸气浓度

A．①②③

B．④⑤

C．①⑤

D．⑤

制备合成氨的原料气

（1）制取N2：物理方法：

化学方法：

（2）制取H2：（以甲烷为例）

交流：合成氨是一个可逆反应，所以在生产中要把生成的氨及时从混合气体中分离出来，并且不断地向循环气中补充氮、氢气，这是为什么？

课堂反馈、巩固提升

【扬帆起航——试试你的身手】

1、对于可逆反应N2(气)3H2(气)2NH3(气)

H<0，下列说法正确的是（

）

A．达到平衡时反应物和生成物浓度一定相等

B．达到平衡后加入氨气，重新达到平衡时，氨气的浓度比原平衡时减小

C．达到平衡时，所以反应向逆反应的速率移动

D．加入催化剂可以缩短到达平衡的时间，这是因为加快正反应的速率，而减慢逆反应的速率

2、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

我学习，我快乐;我思考，我成长！

C. 采用500 C左右的温度

D. 采用10～30MPa的压强

一课一练

【乘风破浪——展示你的才华】

一、选择提

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．在3H2 + N2

2NH3反应中，使用催化剂的理由是（

）。

A.使平衡向正反应方向移动

B.没有催化剂该反应不能发生

C.使化学反应速率增大

D.遏止逆反应的发生

4．工业合成氨的反应是在500℃左右进行，主要原因是（ ）

A．500℃时反应速率最快

B．500℃时

的平衡浓度最大

C．500℃时

的转化率最高 D．500℃时催化剂能发挥最大效力

5、对于可逆反应N23H22NH3Q下列说法正确的是（

）

A．达平衡时反应物和生成物的浓度都相等

B．达平衡后加入N2，当重新达到平衡时，NH3的平衡浓度比原平衡时增大，H2的浓度比原平衡时减少（反应前后体积不变）。

C．达到平衡时，升高温度，加快了吸热反应速率，降低了放热反应速率，所以平衡向逆反应方向移动。

D．达平衡后加入N2，当重新达到平衡时，N2在混合气中体积分数增大。

6、在容积相同的不同密闭容器中内，分别充入同量的N2和H2，在不同温度下，任其发生反应：3H2 + N2

2NH3，并分别在t0秒时测定其中NH3的体积分数[x(NH3)]，绘成如图的曲线。

（1）A、B、C、D、E五点中，尚未达到

化学平衡状态的点是_____________。

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（2）此可逆反应的正反应是____热反应。

（3）AC段曲线是增函数，CE段曲线是减函数，

试从化学反应速率和化学平衡角度说明理由。

完成等级： 组长签字：

我学习，我快乐;我思考，我成长！

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