第四节 合成氨条件的选择

课题：第二章 化学平衡 第四节 合成氨条件的选择 主备 付小玉 副备 樊江龙杨忠勤 教 学 目 的 知识 与 技能 （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。 过程 与 方法 （1）通过合成氨生产条件的分析和选择，使学生了解应化学原理选择化工生产条件的思路和方法。 （2）通过用化学反应速率理论、化学平衡理论选择合成氨反应条件，培养知识的综合应用和归纳能力。 情感 态度 价值观 通过合成氨对工业、农业等领域的重要作用的教育，让学生理解化学对于改善人类生活的重要意义。 重 点 合成氨适宜条件的选择及其选择方法 难 点 从化学反应速率及化学平衡两个角度中选择合成氨的适宜条件 教学设计： 一、合成氨条件的选择 【结论一】（1）从反应速度的角度看：温度越高、压强越大，化学反应越快， 使用催化剂反应加快，单位时间内生成的产品越多； （2）从化学平衡的角度看：高压低温，平衡时生成物NH3的百含量高。 1、压强的选择：压强越打越好但是受动力、材料、设备等条件的限制，目前我国20MPa~50MPa 2、温度的选择：500℃左右 依据：（1）从转化程度上看低温有利。 （2）从反应速率上看，温度太低，反应速率会太小，达平衡时间就会太长，单位时间产量就会太低，不经济。 （3）所采用的催化剂在500℃时活性最大。 3、催化剂的选择： 采用催化剂（铁触媒） 4、其他：（1）采用冷却的方法，把氨气液化后及时从反应混合物中分离出去；（2）及时补充原料气，使反应物保持一定的浓度；（3）循环使用没有转化的原料气。 二、合成氨工业的发展前景 1、合成氨工业的历史 2、目前关于合成氨的课题研究的介绍 【引入】：（讲述）合成氨反应在工业、国防、农业现代化中的重要意义。例举：制造塑料、致冷剂、硝酸、化肥等，也是人工固氮的最常见方法。这节课我们就利用化学反应速率和化学平衡原理的有关知识来讨论一下合成氨条件的选择问题。 【设置问题】（应到学生一步步的探讨） 写出合成氨的化学反应方程式； N2+3H2 2NH3 2、说明这个反应有什么特点； （讨论小结）特点： a、可逆反应 b、正反应放热 c、正反应是气体体积减小的反应 3、请同学们分析工业生产主要要考虑哪些问题； 首要：经济效益与社会效益 基本要求： a、反应快 b、原料利用率高 c、单位时间内产量高 3、从反应速率和化学平衡两方面看，选择什么样的操作条件才才能达到上述要求？ （1）根据外界条件对化学反应速率的影响，说明要使合成氨的反应速率增大，应该选用什么样的反应条件？ （2）仅仅考虑如何提高化学反应速率，是否能实现提高生产效率和降低成本呢？ （3）根据教材表2－3的实验数据，结合该反应的特点，并利用化学平衡的原理思考要提高合成氨平衡混合物中氨的百分含量，应该采用什么样的措施？ （结合上述问题边讨论边完成下表） 合成氨反应 N2+3H2 2NH3 （正反应放热） 使反应速率加快 使反应程度增大 压强 高 压 高 压 温度 高 温 低 温 催化剂 使 用 无 影 响 【过渡】综合上面的讨论，结合合成氨工业生产的实际情况我们来具体的研究一下合成氨的条件的选择问题。 （分析）压强增大，从反应速率和化学平衡看都是有利于合成氨的。但从生产实际考虑，压强越大，需要的动力越大，对材料的强度和设备的制造要求越高，将使成本增大。故一般合成氨厂采用的压强是20~50MPa帕斯卡。 【设疑】（引导学生阅读教材P48相应内容思考讨论） 从理论上看合成氨的压强应该是越大越好还是越小越好呢？为什么? 从生产实际上看，增大压强受到什么限制？ （得出结论）受动力、材料、设备等条件的限制，目前我国的合成氨厂一般采用的压强是20MPa~50MPa 【设疑】（引导学生思考讨论） 1 ... ...