课题2　人工固氮技术──合成氨教学目标

人工固氮技术——合成氨教案

一、

教学目标

知识与技能：

1.

了解合成氨对人类社会发展的重要意义。

2.

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。

3.

了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义。

过程与方法：

1.

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。

2.

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。

情感态度与价值观：

1.

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。

2.

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，节约能源及环境保护的一些措施和方法。

二、

教学重点

合成氨的反应原理、合成氨生产的适宜条件

三、

教学难点

合成氨生产适宜条件

四、

教学方法

讨论探究 多媒体

五、

课时安排

1课时

六、

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：

高温、高压

N2（g）＋ 3H2 (g) 2NH3 （g） ；

催化剂

△H ＝

－92.4KJ·mol－1

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的条件下合成氨。

同学们可以在课余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析。首先要选择制备所需要的原料气，根据我们已有的知识，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，那我们一起来写出制氢气的方程式。

[板书]1.制备原料气：C+H2O=CO+H2

[讲述]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

在制取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]最后原料气还必须经过精致处理，如用醋酸，铜和氨配制的溶液来吸收一氧化碳，二氧化碳，氧气，硫化氢等少量有害气体。

[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]用图式表示合成氨的流程

[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，最后归纳总结。

(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）

七、

课堂小结

工业合成氨: (1)原理:

(2)条件: (3)生产过程: (4)三废处理: 八、

课后作业：教材P20