工业制硫酸合成氨的适宜条件.doc

精选优质文档-----倾情为你奉上资源信息表标题：工业制硫酸 合成氨的适宜条件关键词：硫酸的工业生产 合成氨的适宜条件 勒夏特列原理化学平衡移动原理 弗立茨·哈伯描述：本课是在学习了化学反应速率和化学平衡的基础上，了解简单的工业制硫酸和合成氨的生产过程教师在教学设计中，应体现化学反应速率和化学平衡移动原理等理论对工业生产实践的指导作用，使学生懂得工业生产中提高经济效益必须依靠科学和技术学科：化学高一年级第二学期（试用本）>上科版>第六章>第三节 作者：王延琴单位上海市继光高级中学地址：上海市高阳路690号Email：soysh@§6.3 化工生产能否做到又快又多（共一课时）[设计思想]本节教材体现了化学反应速率和勒夏特列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本节课的教学分为两部分：第一部分主要简单了解接触法制硫酸的工业原理及其生产过程第二部分可作为重点，通过讨论，引导学生充分运用化学反应速率和勒夏特列原理等知识，并考虑合成氨生产中动力、设备、材料等实际情况，合理地选择合成氨适宜的生产条件此外，在教学中，使学生建立化工生产条件的选择应以提高综合经济效益和减少环境污染为目的的思想。

一．教学目标1、知识与技能 工业生产上（合成氨、制硫酸）反应条件的选择依据（B）2、过程与方法（1）通过制硫酸、合成氨工业生产的学习，认识化学原理在化工生产中的重要应用2）通过制硫酸、合成氨生产中动力、设备等条件的讨论，认识工业生产上反应条件的选择依据3、情感态度与价值观感悟化学原理对生产实践的指导作用，并懂得一定的辩证思维和逻辑思维二．教学重点和难点1、重点 硫酸工业生产过程；选择合成氨适宜的生产条件2、难点选择合成氨适宜的生产条件三．教学用品多媒体、实物投影仪四．教学流程1、流程图 引入课题 学生活动1阅读思考师生互动1分析数据学生活动2寻找规律 归纳小结1 归纳小结2 小结介绍哈伯的故事师生互动2分析数据学生活动5思考问题学生活动3分析反应特点学生活动4汇报结果 2、流程说明引入课题： 展现课题，明确化工生产所要关注的问题学生活动1：阅读课本62页相关内容引出硫酸工业生产原理应用所学知识分析提高二氧化硫转化率的可能途径师生互动1：共同分析表1表1转化率 (％)温度压强（×101kpa）15102550100400℃99.299.699.799.999.999.9450℃97.598.999.299.599.699.7500℃93.596.997.898.699.099.3550℃85.692.994.996.797.798.3学生活动4：学生汇报（表2）。

表2使氨生产得快（从化学反应速率分析）使氨生成得多（从化学平衡分析）浓 度增大N2、H2的浓度增大N2、H2的浓度，减小NH3的浓度压 强高压高压温 度高温低温催化剂使用不影响师生互动2：共同分析教材64页“资料库”，通过数据分析理解合成氨中温度选择的因素 归纳小结2：表3——合成氨中理论和实际生产条件的对比表3 理论和实际生产条件的对比浓 度压 强温 度催化剂理论生产为增大合成氨的反应速率增加N2、H2的浓度增大升高加入为提高平衡混合物中NH3的含量减小平衡混合物中NH3的浓度增大降低实际生产使气态NH3变为液态NH3，从平衡混合物中分离出去，并及时补充N2、H220 MPa～50 MPa500℃左右铁触媒（500℃左右时活性最大）六、教学案例1、教学过程教学内容教师活动学生活动设计意图工业制硫酸[问题情景]我们已学习了有关化学反应速率和化学平衡等知识，那它们在化工生产实践中又有怎样的应用呢？[思考]展现标题“化工生产能否做到又快又多”，其中“快”和“多”分别体现的是工业生产哪两方面的要求？ [引入课题]这就是化工生产中所需要兼顾的两方面问题那具体又是如何实现这两者对立统一的？下面我们选择两种常见的化工生产来加以讨论。

[阅读]指导学生阅读课本62页相关内容[思考讨论]① 哪些物质可作为制取二氧化硫的原料？哪种原料最好？并简述理由② 为什么我国目前仍然采用硫铁矿作为制取二氧化硫的原料？③ 若用硫铁矿为原料制取硫酸，写出每一步的化学方程式，并标出化学方程式中电子转移的方向和数目[教师归纳]从上述问题中我们得出硫酸工业制法的主要流程由于二氧化硫的转化是在催化剂表面接触反应，故名“接触法”[思考讨论]① 为什么要将矿石粉碎成很细的粉末？② 仔细分析沸腾炉的结构，说明它是怎样使反应物充分接触的？③ 在二氧化硫的转化反应中，应用所学知识分析提高二氧化硫转化率的可能途径[师生互动]教师展示表1，然后师生共同分析数据，明确实际化工生产条件选择的依据[师生小结]由此可见，化学反应速率和化学平衡移动原理，是化工生产中选择适宜反应条件的重要依据学生回答：速率和产量学生阅读、讨论学生归纳出：制取二氧化硫可选用硫磺、硫铁矿等为原料用硫磺更好，工艺要求较简单学生回答：这是因为我国硫磺资源不如硫铁矿充足，而且在可作为制取二氧化硫的其他原料中硫铁矿的含硫量较高学生书写、练习学生回答：增大反应面积，加快化学反应速率学生回答：高压、低温。

分析数据，寻找规律直接切入主题，激发学习兴趣让学生明确化工生产所要关注的问题，为下面学习做好铺垫培养学生阅读能力培养学生分析、评价问题的能力通过师生互动、讨论，逐步引出工业制硫酸的原理培养学生综合分析问题能力激发认知冲突，树立全盘考虑问题的意识再次明确化工生产所要关注的问题合成氨的适宜条件[思考]工业上通过什么途径获取氨气？[教师介绍]合成氨的重要意义[思考]如何选择合成氨的适宜条件？① 合成氨的反应有什么特点？（教师指导学生分析、总结② 如果我们是企业家，要提高合成氨的经济效益应采取什么措施？教师对学生提出的见解进行评价[思考]①怎样改变条件加快合成氨的反应速率？ ②怎样改变条件能提高氨在平衡混合物中的百分含量？投影：讨论结果思考：① 既然增大压强可提高反应速率，又可提高氨的产量，那么在合成氨工业中压强是否越大越好呢？② 显然，从化学反应速率和化学平衡两个方面考虑，对压强要求是一致的，而对温度的要求是矛盾的怎样解决这个矛盾？师生互动：师生共同分析教材64页资料库，通过数据分析理解合成氨中温度选择的因素[投影]表3[小结]我们除了从反应原理方面分析外，还要从材料和设备方面分析才能确定合成氨工业的适宜条件。

[教师介绍]介绍哈伯寻找合适催化剂的故事[总结]无论硫酸的生产还是合成氨的适宜条件的选择，必须全面考虑问题，既注意外界条件对反应速率和化学平衡影响的一致性，又要注意其矛盾性，同时兼顾催化剂的活性对温度的限制也就是理论要联系实际. [拓展延伸]同学们，请在课后查阅资料，了解合成氨的过去、现在和未来，我们将在拓展型课上交流学习心得学生阅读并写出合成氨的化学方程式学生思考并尝试回答，合成氨反应的特点：可逆反应；正反应为气体体积缩小；正反应为放热反应等学生认为：根据合成氨的特点，应从化学反应速率和化学平衡两个角度来分析，要充分考虑经济效益问题一要使反应进行得更快，二要使产品的产量更多学生讨论汇报讨论结果（表2）学生回答：需要考虑设备的承压能力分析数据完成65页思考与讨论明确合成氨工业的重要性在讨论中进一步巩固知识转换角色，激发兴趣深化对知识点的理解引起矛盾，解决实际问题明确合成氨工业条件选择依据引发学生对人类生存问题的关注2、主要板书§6.3 化工生产能否做到又快又多一、工业制硫酸4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2（沸腾炉）2SO2+O2 2SO3 （接触室）SO3+H2O → H2SO4 （吸收塔）二、合成氨的适宜条件N2+3H2 2NH3加快速率：高压、高温、催化剂使平衡向正反应方向移动：高压、低温生产实际：20MPa～50MPa、500℃、铁催化剂三、课的小结高温高压催化剂3、相关链接⑴ 合成氨原料气的制取要生产合成氨，首先要制造含有氮、氢混合气的原料气。

用于制造原料气的原料可分为固体原料、液体原料和气体原料三种固体原料主要有煤和焦炭将煤或焦炭放入半水煤气发生炉里，交替通入空气和水蒸气，就可以得到半水煤气半水煤气的有效成分是N2和H2，还含有CO、CO2和H2S等杂质半水煤气经净化后，可做合成氨的原料气液体原料主要有原油、轻油、重油等它们可用分子式CmHn表示用水蒸气和氧气的混合气体来气化重油，可得到H2和CO利用重油气化法制取合成氨原料气，是近代合成氨工业中的一个重要发展常用的气体原料有天然气、油田气、炼厂气和焦炉气等四种在这些气体原料中，天然气用量最大我国四川省有以天然气为原料的大型合成氨厂用天然气制合成氨原料气的方法很多，概括起来可分为四大类，即热解法、水蒸气转化法、部分氧化法和综合法热解法是在没有触媒的情况下，用高温使天然气中的甲烷受热分解而制得氢气的方法：CH4 2H2 + C水蒸气转化法是在700 ℃～900 ℃的温度下，使水蒸气和甲烷通过镍触媒而起反应：CH4 + H2O → CO+3H2部分氧化法是在950 ℃左右和镍触媒的作用下，使甲烷进行不完全氧化：2CH4 + O2 → 2CO+4H2综合法是在制取乙炔的同时，副产合成氨原料气。

将天然气和氧气同时通入转化炉中，高温下使部分甲烷进行燃烧，放出的热使剩余的天然气受热后分解而生成乙炔和氢气，分离后可得到氢气 2CH4 → C2H2 + 3H2⑵ 合成氨的催化机理热力学计算表明，低温、高压对合成氨反应是有利的，但无催化剂时，反应的活化能很高，反应几乎不发生当采用铁催化剂时，由于改变了反应历程，降低了反应的活化能，使反应以显著的速率。