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合成氨工业教案

教学目标
知识技能：初步认识合成氨的化学原理；了解应用化学反应速率和化学平衡原理来选择适宜的化工生产条件的一般原则；了解合成氨生产的主要流程。
能力培养：思维能力，自学能力。
科学思想：渗透辩证唯物主义观点；关心环境、能源。
科学品质：进行爱国主义教育，培养学生进取、创新的优良品质。
科学方法：资料和事实的处理，科学抽象。
重点、难点  合成氨工业生产适宜条件的选择。
教学过程设计

教师活动
学生活动
设计意图 
【设问】假如某位同学是一个工厂的
厂长，对畅销产品的生产效率、成本有何要求？
回答：降低成本，提高产量和质量。
引入新课，激发兴趣。
【引入】现在工厂合成氨气，应怎样选择生产条件呢？
【板书】适宜化工生产条件的选择
【设问】利用化学反应速率和化学平
衡知识，从生产目的、选择的依据和原则角度考虑这个问题。首先选择生产条件的目的是什么？
讨论后回答：加快速率，提高产率。
通过实例分析指出本节重点及学习方法。
【评价】回答非常正确，请坐。
【板书】目的：尽可能加快反应速率和提高反应进行的程度。
【设问】选择生产条件的依据是什么？
【评价并板书】依据：外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的规律。
思考，回答：外界条件对反应速率和化学平衡的影响。
培养思维的有序性。
【提问】请写出合成氨的化学方程式，
并分析该反应特点。
书写化学方程式：N2+3H2 2NH3+Q。分析反应特点：氨的合成是放热的气体体积缩小的可逆反应
为讨论合成氨适宜生产条件作准备。

教师活动
学生活动
设计意图 
【评价并板书】N2＋3H22 NH3＋92.4kJ。合成氨反应的特点：放热的、气体体积缩小的可逆反应。
【投影】课堂练习请完成下表。
已知：化学反应N2＋3H2 2NH3＋92.4kJ

理解并完成下表：

从化学反应速
率和化学平衡两个方面来分析，提高分析问题的能力。
【指导阅读】要求学生利用课本第16页表1-1，检查自己的判断是否正确，体会理论对实际的指导作用。
参看表1－1，检查自己的
判断是否正确。
培养科学方法（资料的处理）。
【设问】根据合成氨反应特点，我们应该选择什么样的生产条件？
【指导阅读】自学课本第16～17页后回答。
【评价并板书】适宜条件：500℃，铁触媒，2×107～5×107Pa；
【补充板书】循环操作过程（且N2与H2浓度比为1∶3）
自学课本第16～17页。小结适宜条件是500℃，铁触媒；2×107～5×107Pa。
理解并笔记。
培养学生自学能力，概括能力。
【设问】选择适宜生产条件的原则是什么？
【评价并板书】选择适宜生产条件的原则
【投影】选择适宜生产条件的原则：
（1）既要注意外界条件对二者影响一致性，又要注意对二者影响的矛盾性。
（2）既要注意温度、催化剂对速率影响的一致性，又要注意催化剂的活性对温度的限制。
（3）既要注意理论上的需要，又要注意实际可能性。
讨论出：注意浓度、压强、温度、催化剂等对反应速率和化学平衡的共同影响。
理解并笔记。
激励探究精神。
对学生渗透矛盾存在的普遍性的哲学观点。

教师活动
学生活动
设计意图 
【课堂练习】根据反应：
2SO2＋O2 2SO3＋Q
进一步讨论选择适宜的生产条件。
【评价】回答部分正确，实际生产条件是：常压，400～500℃，V2O5催化剂并使用过量的空气。
【讲解】（1）从化学平衡角度强调SO2的氧化反应中，使用过量空气的好处；从成本角度简要说明合成氨工业中不使一种反应物过量的原因。
（2）从尊重科学实验的角度强调SO2的氧化反应采用常压反应原因；而在合成氨时采取加压的方法。
讨论出适宜的生产条件：适当温度，适当高压，催化剂。
倾听与思考，理解并记忆。
运用原则分析实际生产，培养知识迁移运用能力。
【引入】我们分析了适宜的生产条件，那么合成氨工业的主要流程怎样呢？
【板书】二、合成氨工业简述
【讲述】为了使大家对合成氨工业的主要流程有一个概括和直观的了解，先请同学们看下列图示：
【投影】

【指导阅读】请同学们参考课本第17～18页自己设计从空气、水和煤来获得N2和H2的方法。
看投影，理解并记忆。
阅读课本，讨论并归纳出从空气、水和煤来获得N2和H2的方法。
引入下面的知识。
复习旧知识，培养实验设计能力。
【评价并板书】

要求学生写出有关化学方程式。
【指导阅读】请自学课本第18～21页，了解合成氨工业的主要流程。
【提问】请学生介绍我国合成氨工业的情况。
写有关化学方程式：
C（固）+H2O（气） CO（气）+H2（气）
CO（气）+H2O（气） CO2（气）+H2（气）
阅读课本。
介绍我国解放后合成氨工业的变化和发展情况。（附2）

化学用语的书写训练。

培养学生自学能力。

进行爱国主义教育。

教师活动
学生活动
设计意图 
【提问】请学生小结本节重点内容。给予适当评价，并补充或强调某些内容。
小结：本节重点是适宜化工生产条件的选择。
提高学生语言表达能力和概括归纳能力。
【作业】课本第22页2，4题。

【随堂检测】
1．在合成氨工业中，为增加NH3的日产量，下列变化过程不能使平衡向右移动的是（    ）。
（A）不断将NH3分离出来
（B）使用催化剂
（C）采用500℃左右的高温
（D）采用2×107～5×107Pa的压强
2．接触法制硫酸时，SO2催化氧化适宜的温度是500℃，其理由是（1）____；（2）____；（3）____。此反应是气体体积缩小的反应，但工业生产中并未采用加压措施的原因是____，为提高SO2的转化率，工业生产上常使用的方法是____。
3．工业上用以合成氨的原料之一——氢气，有一种来源是取自石油气。有人设计了以下反应途径，假设反应都能进行，你认为最合理的是（    ）。

检测目标完成情况。
题1考查内容是逻辑思维能力。
题2考查内容是思维的灵活性和深刻性。
题3考查内容是思维的广阔性和综合性。

附1：随堂检测答案
1．解析：因催化剂不影响化学平衡，合成氨是放热反应，降温有利于平衡向生成氨的方向移动。答案：（B）、（C）
2．（1）加快反应速率（2）提高催化剂活性（3）温度过高不利于SO3生成常压下SO2转化率已经很高通入过量空气
3．解析：注意本题反应方程式未配平，而工业生产要求成本低、原料利用率高、反应条件相对比较温和。答案：（C）
附2：我国合成氨工业的发展情况：解放前我国只有两家规模不大的合成氨厂，解放后合成氨工业有了迅速发展。1949年全国氮肥产量仅0.6万吨，而1982年达到1021.9万吨，成为世界上产量最高的国家之一。改革开放以来，我国引进了一批年产30万吨氮肥的大型化肥厂设备。17我国自行设计和建造的上海吴泾化工厂也是年产30万吨氮肥的大型化肥厂。这些化肥厂以天然气、石油、炼油气等为原料，生产中能量损耗低，产量高，技术和设备都很先进。