高中化学 第2章 第3节 反应条件优化－合成氨教案 鲁科版选修4-鲁科版高二选修4化学教案VIP免费

第二单元化学反应的方向、限度与速率第3节化学反应条件的优化——工业合成氨[教学模式]问题探究式教学[教学目标]１.了解如何应用化学反应速率和化学平衡原理分析合成氨的适宜条件；２.了解应用化学反应原理分析化工生产条件的思路和方法，体验实际生产条件的选择与理论分析的差异；３通过对合成氨适宜条件的分析，认识化学反应速率和化学平衡的控制在工业生产中的重要作用。[教学重难点]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。[内容分析]在化学反应的方向、限度、速率等理论为指导的基础上带领学生选择适宜的反应条件，引导学生考虑合成氨生产中动力、设备、材料生产效率等因素，寻找工业合成氨生产的最佳条件。通过对合成氨适宜条件的分析，认识化学反应速率和化学平衡的控制在工业生产中的重要作用。环节教师活动学生活动设计意图考点解读本节在高考中考点:考点一：合成氨最佳条件的分析与选择考点二：工业合成氨的研究方向考点三：工业合成氨的有关计算考点四：依据影响化学反应速率和限度的因素，依据化学方程式以及图像分析化学反应速率和限度。选择化工生产中合适的温度、压强、催化剂等。近几年高考题热点是以图表结合考查化学反应速率和化学平衡的有关知识和化工生产中合适条件的选择。阅读考点解读并回顾有关知识。明确高考考点。考点一考点一：合成氨最佳条件的分析与选择[引入]我们已经学习了化学反应的方向、限度、速率，在实际的工业生产中我们要考虑哪些问题？[学生回答后放映课件展示]让学生明确工业生产中需要综合考虑知识梳理[问题探究1]1.化学反应能自发进行的依据？2.合成氨的有关信息如下:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)已知298K时:△H=-92.2KJ·mol—1，△S=-198.2J·K—1·mol—1则合成氨反应的特点:(1)该反应为反应；(2)所有的反应物和生成物都是气态，且气体的物质的量的熵的反应；(3)该反应的正反应为反应。（4）请根据正反应的焓变和熵变分析298K下合成氨反应能否自发进行？[问题探究2]1.影响化学反应速率的因素有哪些？可以通过控制哪些反应条件来提高合成氨反应的速率？2.影响化学平衡的因素有哪些？可以通过控制哪些条件来使化学平衡向合成氨的方向移动？学生思考回答,回答要点如下:[问题探究1]1.△H-T△S<02.(1)可逆反应(2)气体的物质的量减小的熵减小的反应(3)正反应是放热反应（4）学生计算后回答298K下合成氨反应△H-T△S<0，能自发进行。学生思考回答[问题探究2]通过3个问题探究，梳理合成氨应考虑的问题，从而选择出合成氨的适宜条件。[问题探究3]综合考虑，合成氨最佳条件如何选择？1、压强怎么选？【分析后结论】综合考虑，根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强。工业上采用的压强一般为1×107Pa～1×108Pa。2、温度怎么选择？【分析后结论】综合以上因素:实际生产中温度一般选择在700K左右（催化剂在这个温度活性最高）。学生思考回答,回答要点如下:高压高压高温低温使用无影响增大浓度增大浓度减小浓度减小浓度(据速率方程v＝kc(N2)c1.5(H2)c－1(NH3)学生思考回答,回答要点如下:[问题探究3]1.增大压强，有利于提高反应速率，也有利于提高平衡混合物中氨的含量。但压强越大，对设备的要求高、压缩H2和N2所需要的动力大，生产成本也越高。2.升高温度有利于提高反应速率，但不利于提高平衡混合物中氨的含量。催化剂要在一定温度下催化活性最大。3.催化剂不影响化学平衡，但能极大的加快反应速率，单位时间的产量要高。工业上一般采用铁触媒作为合成氨的催化剂。4.增大反应物的浓度可以增大反应速率，减小生成物的浓度可以使平衡正向移动。从化学平衡的角度分析，在氮气和氢气的物质的量比为1：3时，平衡转化率最大，但是实外界条件使NH3生产得快使反应向生成NH3方向速率分析平衡分析压强温度催化剂反应物的浓度生成物氨的浓度3、用不用催化剂？【分析后结论】实际生产中选用铁为主体的多成分催化剂（铁触媒）。使用催化剂可使合成氨反应的速率提高上万亿倍。4、浓度怎么定？【分析后结论】将氮气和氢气循环利用，使其保持一定的浓度，工业上通常采用1∶2.8的比例投料，及时将气态氨冷却液化分离出去促使平衡正向移动验测得适...