高中化学 走进化学工业（第4课时）《合成氨的基本生产过程和合成氨工业的发展》三案一课学案 新人教版选修2-新人教版高二选修2化学学案VIP免费

第4课时合成氨的基本生产过程和合成氨工业的发展学案【学习目标】1.了解合成氨生产的一般流程和反应原理、反应条件。2.了解实验研究与实际生产之间的转化。3.了解合成氨的发展4.了解合成氨工业的三废处理。【重点难点】1.合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义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。课前预习【情景材料】在让合成氨的工艺走出实验室实验工业化学生产的过程中，德国化学工程师博施作出了重大贡献，他经过大量试验，找到较为理想的铁催化剂，设计并建造了能够耐高温、高压的合成氨装置。1910年，德国建立了世界上第一座合成氨试验厂，1913年，又建立了生产规模的合成氨厂。从此以后，合成氨工业便迅速发展起来。工业上是如何合成氨的？【预习内容】根据教材有关内容填写下列空白：一、合成氨的基本生产过程合成氨的基本生产过程主要包括三个步骤：、、。1.原料气的制备(1)氮气的制备①物理方法：②化学方法：将空气中的氧气与作用生成，再除去。(2)氢气的制备①碳与水蒸气的反应，用方程式表示为：。②水蒸气与碳氢化合物的反应，用方程式表示为：，。2.原料气的净化(1)含义：原料气的净化是指，目的是。(2)净化方法①H2S的除去，用方程式表示为：；②CO的除去，用方程式表示为：；③CO2的除去，用方程式表示为：。3.氨的合成与分离(1)氨的合成：将净化后的原料气加压送进，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。二、合成氨工业的发展1.原料及原料气的净化原料气之一的氮气来自，现在氢气主要通过不同的态可燃物（煤和焦炭）、态可燃物（石油提炼后的石脑油、重油）、态可燃物（天然气、焦炉气）为原料。2.催化剂的改进多年来一直用作催化剂，目前有采用为基础活性物质的新型催化剂。3.环境保护(l)废渣：可用作的原料。(2)废气：主要是和等有害气体，对H2S的处理，先后采用直接法（选择性催化氧化）、法（用溶剂吸收浓缩，CO2也可用来生产和等。(3)废液：主要是含和含的污水，处理含氰化物主要用、加压、分解、、沉淀、回炉等方法；处理氨废水可用的方法回收氨气，也可用治理。预习内容答案一、造气(制备合成氨的原料气)；净化(原料气净化处理)；合成(使原料气进行化学反应合成氨)。1.液态空气液氮液氧碳二氧化碳二氧化碳C＋H2O=====CO＋H2CH4＋H2O=====3H2＋COCH4＋H2O=====4H2＋CO22.除去原料中杂质的过程防止催化剂中毒H2S＋NH3·H2O===NH4HS＋H2OCO＋H2O=====CO2＋H2K2CO3＋CO2＋H2O=2KHCO33.合成塔冷凝器液氨贮罐二、1．空气固液气2．磁铁矿钌3．(1)建材和肥料(2)H2SCO2氧化循环尿素碳铵(3)氰化物氨生化水解氧化化学反吹蒸馏离子交换法堂中互动【问题探究1】合成氨的原料气是如何制备的？【教师点拨】原料制备路线的选择，应综合考虑资源、工艺、能耗、成本、环境等重要因从素。分析解答:制备合成氨的原料气氮气：合成氨所需要的氮气都取自空气。从空气中制取氮气通常有两种方法：一是将空气液化后蒸发分离出氧气而获得氮气；另一是将空气中的氧气与碳作用生成二氧化碳，再除去二氧化碳得到氮气。氢气：氢气则来源于水和碳氢化合物。可以将水蒸气通过赤热的煤(或焦炭)层，使水蒸气与碳发生化学反应生成一氧化碳和氢气：C＋H2OCO＋H2。【即学即练1】合成氨所需的原料是()①水②空气③焦炭④铁触媒A.①②B.②③C.①②③D.全部1.C【解析】铁触媒是合成氨的催化剂，不属于原料。【问题探究2】原料气在合成氨之前为何进行净化？如何净化？氨的合成与分离是如何进行的？【教师点拨】①一氧化碳的变换具有重要的意义：一是提高了燃料的利用率和氢气的产率；二是解决了氢气中的杂质难以除去的问题。②在原料气净化的最后，还要将原料气作精制处理使杂质的含量减少到最低程度。常用的方法之一是用醋酸、铜和氨配成的溶液来吸收H2S、CO、CO2、O2等杂质。③将氨从反应混合物中分离出来，利用的原理是氨易液化，氮气和氢气难液化，采用的方法是将混合气体通过冷凝器使氨液化。循环操作的主要目的在于充分地利用原料、降低成本；从工艺设计以及环境保护角度...