2.4《化学反应条件的优化---工业合成氨》
【教材分析】普通高中课程标准实验教科书化学反应原理（鲁科版）第2章第4节“化学反应条件的优化——工业合成氨”的内容是前三节“化学反应的方向”、“化学反应的限度”、“化学反应的速率”的延续，是对前三节知识的综合应用。合成氨工业对化学工业、国防工业和我国实现农业现代化具有重要意义，是重要的化学工业之一；同时氮气、氢气合成氨反应也是一个学生熟悉的、典型的平衡体系。本节以合成氨反应为研究对象，有利于学生应用化学平衡理论和化学反应速率理论尝试综合选择化工生产的适宜条件，从而体会化学理论的学习对生产实践的指导作用。
【学情分析】学生在前面的学习中，对化学平衡理论和化学反应速率理论有了一定程度的认识。经过高中一年的训练，学生善于质疑、主动思考、积极获取知识的学习习惯已基本养成，参与意识、合作意识已有较明显提高。他们正处于生理的高速发展期，认识能力和知识水平都达到了较高的层次，他们正经历着从习惯于感性思维、形象思维向更加关注理性思维、抽象思维的转轨期，所以在教学中注意引导学生分析、讨论，使他们的认识过程从直观的体验和想象上升到理性的思维阶段。
【设计思想】根据本节内容，先让学生就合成氨反应的热力学、动力学问题分别进行讨论，再综合考虑工业生产中的各种因素，对合成氨反应的适宜条件进行选择。将本节的教学过程分为三个环节：①分别利用学过的化学平衡和化学反应速率理论讨论合成氨的适宜条件；②综合考虑合成氨生产中动力、设备、材料、生产效率等因素，寻找工业合成氨的优化生产条件；③展望合成氨的发展前景，拓宽学生的视野。在讨论时注意问题设置的难度，利用平衡移动原理对反应转化率的探讨只局限在定性分析的水平上，而对于化学反应速率的研究则从半定量的角度进行。 【教学目标】 知识与技能：
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调控在工业生产中的重要作用。 过程与方法：
1．通过对合成氨适宜条件的研究选择，学会把握主要矛盾、统筹兼顾解决问题的能力，培养理论联系实际的能力；
2．在运用理论解决问题的过程中，进一步加深对所学理论的理解，提高实际应用能力；
3．通过讨论、交流发现问题和解决问题，体验合作学习的过程和乐趣。 情感态度与价值观：
1．初步形成从多方面综合思考问题的意识；
2．认识化学反应原理在工业生产中的重要作用，提升学生对化学反应的价值的认识，从而赞赏化学科学对个人生活和社会发展的贡献。 【教学重点和难点】
重点：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。
难点：如何引导学生应用化学反应原理选择化工生产条件的思路和和方法。 [教学过程]
分析:合成氨的反应特点 N2+3H2
2NH3 正反应为放热反应 正反应为气体体积减小的反应
请根据正反应的焓变和熵变分析在298K下合成氨反应能否自发进行能自发进行 [联想质疑] 利用氮、氢为原料合成氨的工业化生产曾是一个较难的课题，从第一次实验室研制到工业化投产，经历了约130年的时间。化学反应N2(g) + 3H2(g)
2NH3(g)看起来十分简单，为什么合成氨的工业化生产会经历如此漫长的发展过程？（倾听、思考）
合成氨工厂为什么需要那么庞大而复杂的生产设备和特殊的生产条件？（创设问题情境）
[投影] 合成氨的车间外貌和生产设备图。（浏览图片）
[板书] 第四节 化学反应条件的优化——工业合成氨 一、自主获取信息 (一)合成氨的反应限度
请同学们根据合成氨反应的特点,利用影响化学平衡移动的因素,分析什么条件有利于氨生成。（降低温度、增大压强有利于化学平衡向生成氨的方向移动；N2与H2的体积比为1：3时，平衡混合物中氨的含量最高） 交流·研讨参阅65页
合成氨反应是一个可逆反应：N2(g) +3H2(g)
2NH3(g)。
已知298 K时：△H==一92．2 kJ·mol-1 △S=一198．2 J·K一1·mol一1
(提示：合成氨反应的特点：①可逆反应；②熵减小的反应；③正反应气态物质系数减小；④正反应是放热反应。)
1．请你根据正反应的焓变和熵变分析298 K下合成氨反应能否自发进行。 2．请你利用化学平衡移动的知识分析什么条件有利于氨的合成。 [结论]
高温,低压有利于化学平衡正向移动,N2,H2浓度比为1:3有利于化学平衡正向移动. (二)合成氨反应的速率------阅读66页交流研讨 条件 Ea／kJ·mol一1 k(催)/k(无)
无催化剂 使用铁催化剂 [交流· 研讨]
335 167 3.4×1012(700 K) 1、结合影响反应速率的因素,思考什么条件 能使氨生成的快 答：升高温度 增大压强 增大反应物浓度 使用催化剂
2、实验表明,在特定条件下,合成氨反应的速率与反应的物质的浓度的关系为 答：ν =κC(N2)C1.5(H2)C-1(NH3)
3、请你根据关系式分析:各物质的浓度对反应速率有哪些影响 可以采取哪些措施来提高反应速率
答： 增大N2、H2浓度、将氨及时从混合气中分离出去 二、合成氨的适宜条件 [交流·研讨]
1．根据合成氨反应的特点，应分别采取什么措施提高反应的平衡转化率和反应速率?请将你的建议填入下表。 提高反应的平衡转化率 性质 放热 分子数减小 措施 提高化学反应速率 性质 活化能高 低温时反应速率低 措施 平衡常数不大 原料气浓度增加能提高反应速 率 氨气浓度增加能降低反应速率 2．请你尝试为合成氨选择适宜条件。
3．在确定合成氨的适宜条件的过程中，你遇到了哪些困难?你是怎样解决的? 4．为了提高合成氨生产的能力，你认为还可以在哪些方面做进一步改进? 催化剂对合成氨反应速率的影响
三、信息整合-----合成氨的适宜条件的选择
据合成氨反应的特点应分别采取什么措施提高反应的平衡转化率和反应速率讨论:
1、既然增大压强既可提高反应速率,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 ?
2、既然降低温度有利于平衡向生成氨的方向移动,那么生产中是否温度越低越好?
3、在合成氨工业中要使用催化剂,既然催化剂对化学平衡的移动没有影响,为什么还要使用呢
总结：合成氨适宜条件 催化剂------铁 温度-------700K左右
根据设备动力选择压强-----1×107~ 1×108Pa N2, H2投料比--------1:2.8 及时分离----氨气 [课堂小结] [课后作业]
【教学小结与反思】
1．新课程理念倡导学生能够从问题和任务出发，积极主动地通过交流研讨等活动，以获取知识和技能、发展能力、培养情感体验为目的的学习方式，本课例是以此为指导思想展开的。
2．本节课的重点是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，教学主旨是使学生了解应用化学反应原理选择化工生产条件的思路和方法，初步形成从多方面综合思考问题的意识。
3．在教学过程中，充分利用教材中提供的“交流·研讨”组织学生展开讨论，引导学生将所学的理论知识与合成氨工业的实际问题相联系，做到学以致用。
第4节 离子反应
知识与技能：
１.了解离子反应发生的条件是生成沉淀、生成弱电解质、生成气体或发生氧化还原反应；
２.学会利用酸碱中和滴定测定强酸、强碱溶液浓度的原理和方法；
３.通过离子反应在生产、生活中的广泛应用，使学生体会化学在人类生产、生
鲁科版高中化学选修四4《化学反应条件的优化——工业合成氨》 省一等奖教案
