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合成氨条件的选择

作为杰出的教学工作者,能够保证教课的顺利开展,教师要准备好教案,这是老师职责的一部分。教案可以让讲的知识能够轻松被学生吸收,帮助教师提高自己的教学质量。写好一份优质的教案要怎么做呢?考虑到您的需要,小编特地编辑了“合成氨条件的选择”,仅供参考,大家一起来看看吧。

●备课资料
一、回顾合成氨催化反应
20世纪初最惊心动魄的化学反应莫过于合成氨反应,当时合成氨反应对世界的震撼力不亚于现今的“超导材料”和“碳60”。在世纪之交的关键时刻,回顾本世纪最重要的化学反应之一——合成氨反应,对学习化学反应、理解化学反应、实践化学反应和发现化学反应都是非常有益的。
在19世纪人们就知道合成氨反应在热力学上是可行的,寻找合适的催化剂是化学工作者的迫切任务。因此从两河流域到欧洲平原,从西奈半岛到非洲全境,从喜马拉雅山脉北麓到东海之滨广袤的土地上最需要的就是水分和氨肥。
1909年7月2日FritzHaber领导的研究小组首次用金属锇粉作催化剂,在高温高压设备中成功地生产出90克氨,全世界为之震惊。BASF(BadischeAnilinundSodaFabrik)公司为了开发合成氨催化剂,抢先预订了全世界所有金属锇的购买权,总量约达100kg。出巨资资助此项研究工作。这足以看出当时BASF公司为开发合成氨催化剂决心之大、信心之足、心情之迫切。随后时间不长,Haber被推选担任在柏林新建立的物理化学与电化学研究所所长,他不得不停止在合成氨领域的开创性工作,从而使他获得了1919年的诺贝尔化学奖。
紧接着,BASF公司把研究合成氨催化剂的工作交给了AlilinMittasch。他并没有一头扎进实验室,而是对过去的实验数据进行了全面的分析,对几百种试验的催化剂进行了分类和总结。竟然大胆地冲破许多理论权威的思想束缚,提出了一个未经证明的科学假设:
1.寻找合适的催化剂,必须用相当多的元素和大批添加剂进行实验。
2.催化反应要像哈伯的实验一样,必须在高温和高压条件下进行。
3.需要进行极大量的成套试验。
他们的研究队伍依据这样的理论假设,着手实验。从1909年到1912年的短时间内,完成的实验量是惊人的,在2500个不同的催化剂上大约进行了6500次试验,试验的次数超过了一万次,完成4000多个不同体系的研究工作。与此同时,全世界至少有30多个国家,几百个研究机构也都进行寻找和开发合成氨催化剂的研究工作。真可谓是如火如荼的时代。
然而,以贵金属(金属锇等)为主催化剂,再添加其他化合物或元素的研究工作成效不大。根据Mittasch的假设,有人建议用天然矿石作催化剂试验,因为合成氨反应是高温高压下进行,有还原性气氛(H2),就可使矿石中金属氧化物发生还原反应生成多种金属的复杂物质可能会有催化性能。真是“踏破铁鞋无觅处,得来全不费功夫”,在大量试验矿石的过程中,发现瑞典磁铁矿得到相当满意的氨产量。
经过化学分析瑞典磁铁矿和进一步验证,发现最好的催化剂就是纯铁和百分之几的氧化铝,少量的钾碱和石灰熔合,其组成与瑞典磁铁矿相近。现在全世界所有的合成氨催化剂都是依据这个发现制备的,只是性能和结构更趋于稳定和优良。
在1913年9月9日实现了氨生产的工业化,兴建的装置是用285mm直径的反应器,催化剂体积90L,在200Pa压力下运转,起始氨的日产量只有3t~5t,但是生产量逐步增加,以致到1917年由Haber-Bosch生产过程所生产的氨年产量已超过60000t。
人们对合成氨反应的研究堪称世界第一反应。时至今日仍然有许多科学家对合成氨催化剂结构、性能、反应动力学做更深入的研究工作。在化学界把合成氨反应已看成经典反应,任何一个催化新理论,任何一个催化动力学模型,任何一个化学反应新概念,都要用合成氨反应来检验和证明。
今天,回顾合成氨反应的这一段历史,缅怀为开发合成氨反应的先驱们那种百折不挠的精神,以对我们的学习和工作有所帮助。
(摘自《中学化学教学参考》1999年7~8期作者:张虎勤)
二、化学反应速率和化学平衡在工业生产中的应用
化学反应速率的快慢是关系到能否将化学反应应用于生产的一个很重要的因素,因此化工生产上总是研究采用最合适的条件。提高反应速率,强化生产过程。例如空气中氮的固定(转化为化合态氮),N2、02可化合成NO,但是反应条件不合适,反应速率极慢,没有实际意义。NO和CO都是空气污染物,它们之间可以发生反应生成无毒害的CO2和N2,但是反应速率太慢,以至于它们能共存于大气之中,共同为害。解决NO、CO转化为CO2和N2,消除由其带来的污染必须解决的问题,仍然是增大反应速率。石油中大量存在甲基环己烷(C7H14),在高温、低压下可分解为重要的国防工业原料一一甲苯(C7H8),但是反应进行得很慢,直到找到了有效催化剂后才投入生产。
化学平衡是研究在工业生产上,如何以最少的原料和能量尽可能得到最多产量。例如硫酸工业的关键反应,2SO2+022S03。反应是可逆的,S02不可能百分之百转化为S03。升高温度和增压有利于提高反应速率,但是温度过高时SO3分解,对SO2的转化不利。增大压力意味着对设备要求高,投资大,耗能多。反应需要高温,同时反应又放出热量,热量聚集到一定程度对SO2转化有害。为了强化生产过程、节约能源、降低成本,聪明的技术人员采取增大空气用量(即是O2)、利用反应放出的热量预热SO2和空气的混合气、控制适当高温并采用合适催化剂等措施。在常压下居然将SO2的转化率提高到95%以上,达到了以最少原料和能量获得最多产品的目的。
在化学反应速率和化学平衡的研究领域里。别凯托夫(1865年)、古德贝格和伐格(1867年)、勒夏特列(1888年)等科学家都作出了很大贡献。
综合能力训练
1.已知反应:A(g)+3B(g)2C(g),正反应为放热反应,下图中a、b表示在一定条件下气体C的体积分数随时间变化的情况。若使曲线b变为a,可采取的措施是()

A.增大B的浓度B.升高温度
C.缩小容器的体积D.加入催化剂
答案:D
2.已建立化学平衡的可逆反应A(g)+B(g)3C(g),改变条件,使化学平衡向正反应方向移动,有关的正确叙述是()
A.生成物的百分含量一定增大B.生成物的产量一定增加
C.反应物的转化率都增大D.生成物的浓度一定增大
答案:B
3.近年来,某些自来水厂在用液氯对水进行消毒处理时,还加入少量液氨延长液氯的杀菌时间,其反应的化学方程式为:NH3+HCl0H20+NH2Cl,NH2Cl较稳定。试分析加液氨能延长液氯杀菌时间的原因:__________________________________。
答案:可逆反应NH3+HClOH20+NH2Cl将不稳定的HClO置于一个动态的化学储存状态,不用则储存,需用则释出

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高二化学《合成氨条件的选择》教学设计


一位优秀的教师不打无准备之仗,会提前做好准备,作为高中教师就要精心准备好合适的教案。教案可以让学生更好地进入课堂环境中来,帮助高中教师提高自己的教学质量。那么,你知道高中教案要怎么写呢?下面是小编精心收集整理,为您带来的《高二化学《合成氨条件的选择》教学设计》,希望能对您有所帮助,请收藏。

高二化学高二化学《合成氨条件的选择》教学设计

习内容


学习目标

知识技能:了解分离提纯的一般原则,了解蒸馏、过滤、结晶等提纯实验的原理与适用范围。

过程方法:通过实验加强合作、交流与研讨,学习有关实验操作方法。

情感态度:培养学生热爱科学、相信科学和崇拜科学。

学习重点

掌握蒸馏、过滤、结晶等实验方法的原理与适用范围。

学习难点

综合应用化学或物理方法进行分离提纯的实验设计。

知识链接

1.过滤所需要的仪器有;

过滤时注意事项中,“一贴”指的是;

“两低”指的是;

“三靠”指的是

2:混合物的分离是依据混合物中个组分性质的差异

3:知道常见物质在水中的溶解性

4:四氯化碳是一种常用的有机溶剂,难溶于水的无色油状物,密度比水大

5:溴水是溴单质(Br2)和水的混合物

教学过程

用案人自我创新

【思考讨论】分离下列混和物的方法是什么?

(1)泥沙和水

(2)植物油和水

(3)食盐和水

(4)氯化钾和硝酸钾(参照教材18页溶解度曲线图)

(5)酒精和水

例题1:请你实现混合物KMnO4,MnO2的分离(描述简要的操作步骤)

2:萃取的分离方法

萃取剂

分液操作中用到的仪器

实验操作步骤

例2:如何提取溴水中的溴?

3:蒸馏适用的物质分离用到的仪器

在操作中注意事项

课堂练习:A组题

1:教材第25页第一题

2:下列除杂的方法中正确的是()

A除去N2中少量的O2,通过灼热的碳层,收集气体

B除去CO2中少量的HCl,通入足量的Na2CO3溶液,收集气体

C除去FeSO4中少量的CuSO4,加入足量铁屑,充分反应后过滤

D除去KCl中少量的MgCl2,加入适量的NaOH溶液,过滤

3:下列分离方法中,使用不当的是()

A分离食盐中的泥沙(过滤)

B从硝酸钾与氯化钠的混合物中获得硝酸钾(结晶)

C分离水和酒精的混合物(蒸发)

D从溴水中获得Br2(萃取,分液)

B组题

粗盐中含有氯化镁和泥沙等杂物,可以实现粗盐,再向其中加入稍过量的发生反应方程式再进行操作,然后向滤液中加入,最后

【学习小结】


高二化学教案:《合成氨条件的选择教案》教学设计


经验告诉我们,成功是留给有准备的人。作为高中教师就需要提前准备好适合自己的教案。教案可以让学生能够在教学期间跟着互动起来,帮助高中教师提高自己的教学质量。那么,你知道高中教案要怎么写呢?下面是小编精心为您整理的“高二化学教案:《合成氨条件的选择教案》教学设计”,大家不妨来参考。希望您能喜欢!

教学目标

知识目标

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;使学生了解应用化学原理选择化工生产条件的思路和方法。

能力目标

培养学生对知识的理解能力,及理论联系实际的应用能力和分析问题、解决问题的能力。

情感目标

通过学生领悟理论知识对生产实践的指导作用,使学生树立理论和实践相结合的思想认识;并通过知识的运用培养学生的创新精神和科学方法。

教学建议

教材分析

本节教材体现了化学反应速率和平衡移动原理等理论对工业生产实践的指导作用,同时在运用理论的过程中,也可进一步加深学生对所学理论的理解。

教材分为两部分:第一部分主要是通过讨论引导学生运用化学反应速率和化学平衡原理等知识,并考虑合成氨生产中动力、设备、材料等的实际情况,合理地选择合成氨的生产条件。第二部分是拓宽思路方面的内容,主要是探讨合成氨的发展前景。

在第一部分内容中,教材针对合成氨的反应是一个放热的、气体总体积缩小的可逆反应,首先要求学生利用已学过的知识,讨论为使合成氨的化学反应速率增大所应采取的方法。在此基础上,又据实验数据讨论为提高平衡混合物中 的含量所应采取的方法。在两个讨论的基础上,教材又结合合成氨生产中动力、材料、设备、催化剂的活性等实际情况,较具体地分析了合成氨时压强、温度、催化剂等的选择情况。此外,还结合合成氨生产过程示意图,简单提及浓度等条件对合成氨生产的影响,以及原料的循环使用等问题,以使学生理解合成氨条件的选择应以提高综合经济效益为目的。

第二部分教学在第一部分的基础上讨论合成氨的发展前景,拓宽学生的思路,主要目的不在于知识本身,而更多地应侧重于培养学生的创新精神和训练科学方法。

教学建议

第一部分“合成氨条件的选择”的教学:

1.提出问题:针对合成氨的反应,首先需要研究如何在单位时间里提高 的产量,这是一个化学反应速率问题。

2.复习提问:浓度、压强、温度、催化剂对化学反应速率影响的结果。

3.组织讨论:

①为使合成氨的反应速率增大,应采取的方法。

②合成氨反应是可逆反应,在实际生产中,仅仅考虑单位时间里的产量问题(化学反应速率问题)还不行,还需要考虑如何最大限度地提高平衡混合物中 的含量问题(化学平衡的移动问题)。

③针对合成氨的反应是一个放热的、气体总体积缩小的可逆反应,要求学生利用已学过的知识,讨论为最大限度地提高平衡混合物中 的含量所应采取的方法。

4.阅读图表实验数据印证理论:学生通过阅读表2-4的实验数据可知,应用平衡移动原理得出的结论与科学实验的结果是完全一致的,这会大大提高学生的学习兴趣。

5.综合上面的讨论情况,同时综合考虑合成氨生产中动力、设备、材料等的实际情况,具体地研究合成氨条件的选择问题。此外,要结合合成氨生产过程示意图,简单提及浓度对合成氨生产的影响以及原料的循环使用等问题,以使学生理解合成氨条件的选择应以提高综合经济效益为目的。

教师可结合讨论过程,让学生进行归纳。

第二部分“合成氨工业发展前景”的教学

1.以史明理:从介绍18世纪末到20世纪初这100多年里合成氨工业的发展简况入手,以压强选择的变化为例,说明合成氨条件的选择是与科技进步、动力、材料、设备等条件的改善紧密相联系的,并仍将随之而作相应的改变。

2.目前研究课题简介:结合简介,可向学生提出一些问题,启发学生思考,拓宽学生的思路,使学生的科学方法得到训练,如研究催化剂的目的是什么?新催化剂的研制成功,使合成氨反应可在较低温度下进行,是否会减缓合成氨生产中对压强的要求而减少设备制造的投资?等等。

配合目前研究课题的简介,教材编写有“化学模拟生物固氮”的阅读材料,可让学生阅读,要求学生拓宽思路、设想甚至想象。

教学设计示例

第三节 合成氨条件的选择

教学目标

知识目标:

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.使学生了解应用化学原理选择化工厂生产条件的思路和方法。

能力目标:

1. 教学时应以化学反应速率和化学平衡原理为主线,以合成氨知识为中心,结合工业上生产的实际情况,将知识串联、拓展、延伸,培养学生的归纳思维能力。

2. 在运用理论的过程中,可以进一步加深学生对所学理论的理解和提高知识的实际应用能力。

情感目标:

1.通过了解合成氨的全过程,可以激发学生爱科学、探索科学的热情。

2.通过合成氨前景的展望,激发学生学习兴趣,使学生体会化学学科中逻辑结构严谨深刻的科学美。

高三化学教案:《合成氨条件的选择》教学设计


知识目标

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;使学生了解应用化学原理选择化工生产条件的思路和方法。

能力目标

培养学生对知识的理解能力,及理论联系实际的应用能力和分析问题、解决问题的能力。

情感目标

通过学生领悟理论知识对生产实践的指导作用,使学生树立理论和实践相结合的思想认识;并通过知识的运用培养学生的创新精神和科学方法。

教学建议

教材分析

本节教材体现了化学反应速率和平衡移动原理等理论对工业生产实践的指导作用,同时在运用理论的过程中,也可进一步加深学生对所学理论的理解。

教材分为两部分:第一部分主要是通过讨论引导学生运用化学反应速率和化学平衡原理等知识,并考虑合成氨生产中动力、设备、材料等的实际情况,合理地选择合成氨的生产条件。第二部分是拓宽思路方面的内容,主要是探讨合成氨的发展前景。

在第一部分内容中,教材针对合成氨的反应是一个放热的、气体总体积缩小的可逆反应,首先要求学生利用已学过的知识,讨论为使合成氨的化学反应速率增大所应采取的方法。在此基础上,又据实验数据讨论为提高平衡混合物中 的含量所应采取的方法。在两个讨论的基础上,教材又结合合成氨生产中动力、材料、设备、催化剂的活性等实际情况,较具体地分析了合成氨时压强、温度、催化剂等的选择情况。此外,还结合合成氨生产过程示意图,简单提及浓度等条件对合成氨生产的影响,以及原料的循环使用等问题,以使学生理解合成氨条件的选择应以提高综合经济效益为目的。

第二部分教学在第一部分的基础上讨论合成氨的发展前景,拓宽学生的思路,主要目的不在于知识本身,而更多地应侧重于培养学生的创新精神和训练科学方法。

教学建议

第一部分“合成氨条件的选择”的教学:

1.提出问题:针对合成氨的反应,首先需要研究如何在单位时间里提高 的产量,这是一个化学反应速率问题。

2.复习提问:浓度、压强、温度、催化剂对化学反应速率影响的结果。

3.组织讨论:

①为使合成氨的反应速率增大,应采取的方法。

②合成氨反应是可逆反应,在实际生产中,仅仅考虑单位时间里的产量问题(化学反应速率问题)还不行,还需要考虑如何最大限度地提高平衡混合物中 的含量问题(化学平衡的移动问题)。

③针对合成氨的反应是一个放热的、气体总体积缩小的可逆反应,要求学生利用已学过的知识,讨论为最大限度地提高平衡混合物中 的含量所应采取的方法。

4.阅读图表实验数据印证理论:学生通过阅读表2-4的实验数据可知,应用平衡移动原理得出的结论与科学实验的结果是完全一致的,这会大大提高学生的学习兴趣。

5.综合上面的讨论情况,同时综合考虑合成氨生产中动力、设备、材料等的实际情况,具体地研究合成氨条件的选择问题。此外,要结合合成氨生产过程示意图,简单提及浓度对合成氨生产的影响以及原料的循环使用等问题,以使学生理解合成氨条件的选择应以提高综合经济效益为目的。

教师可结合讨论过程,让学生进行归纳。

压强

温度

催化剂

浓度

为增大合成氨的反应速度

增大

升高

加入

增加、的浓度

为提高平衡混合物中的含量

增大

降低

减小平衡混合物中的浓度

实验生产中

20Mpa-

50MPa

500℃左右

铁触煤(500℃左右时活性最大)

使气态变为液态并及时从平衡混合物中分离出去,及时补充和

第二部分“合成氨工业发展前景”的教学

1.以史明理:从介绍18世纪末到20世纪初这100多年里合成氨工业的发展简况入手,以压强选择的变化为例,说明合成氨条件的选择是与科技进步、动力、材料、设备等条件的改善紧密相联系的,并仍将随之而作相应的改变。

4.4氨、硝酸、硫酸-氨学案



一、氨
氮的固定:将转变为的过程(阅读100页图4-30)
1、物理性质
色,有气味,密度比空气(标况下密度g/L),溶于水得到氨水(常温:1:700),易得到液氨
2、化学性质
(1)与水的反应

NH3H2O不稳定,受热易分解:

氨水的成分:分子

离子
⑵与酸的反应
氨气与氯化氢气体:现象

盐酸和氨水混合(离子方程式):

⑶氨的催化氧化

用途:

⑷被其它氧化剂氧化

氨气被氯气氧化:
现象:应用:
3、用途
氨是一种重要的化工产品,是氮肥工业、有机合成工业及制造硝酸、铵盐和纯碱的原料。液氨汽化时要吸收大量的热,常用作。
二、铵盐的性质
1、溶解性:
2、不稳定性:
写出NH4Cl、NH4HCO3、(NH4)2CO3受热分解的化学方程式
3、与碱:不加热生成,加热生成
向氯化铵溶液中加入氢氧化钠溶液并加热(写出化学和离子方程式):
向氯化铵溶液中加入氢氧化钠溶液(写出化学和离子方程式):
4、氨气的实验室制法
药品:
原理:
收集方法:干燥:
验满:
吸收:棉花作用:
巩固练习:
1、同温同压下,两个等体积的干燥圆底烧瓶中分别充满①NH3,②NO2,进行喷泉实验,如图所示,经充分反应后,瓶内溶液的物质的量浓度为
A.①②B.①②C.①=②D.不能确定
2、实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下:

已知实验室可用饱和亚硝酸钠(NaNO2)溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气.
(1)从下图中选择制取气体的合适装置

氮气____________、氢气______________.
(2)氮气和氢气通过甲装置,甲装置的作用除了将气体混合外,还有____________、____________________.
(3)氨合成器出来经冷却的气体连续通入乙装置的水中吸收氨,__________(填“会”或“不会”)发生倒吸,原因是____________________、(4)用乙装置吸收一段时间氨后,再通入空气,同时将经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内,能使铂丝保持红热的原因是___________________,锥形瓶中还可观察到的现象是_________________________________.
(5)写出乙装置中氨氧化的化学方程式:
_____________________________________________________________
(6)反应结束后锥形瓶内的溶液中含有H+、OH-、__________、__________.

文章来源:http://m.jab88.com/j/18834.html

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