1.2人工固氮技术合成氨 教案 (4)

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课题二
人工固氮技术——合成氨
第1课时
教学目标
1.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；
2.了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义。
教学重点
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。
课时安排
2课时
教学过程
新课教学：
固氮反应：
叫“固氮反应”.21教育网
主要的固氮反应有：生物固氮、自然固氮、化学固氮和人工模拟生物固氮。
1、生物固氮：是一种主要的自然固氮反应，如植物在根瘤菌作用下直接吸收空气中的N2转化为氨等，进一步合成氮白质。21cnjy.com
2、自然固氮：如闪电产生的巨大电压，其电火花足可以击破氮分子的叁键，促使其与氧气反应生成NO.进而生成NO2和HNO3等。21·cn·jy·com
3、化学固氮：合成氨反应；在放电条件下使氮气与氧气反应生成NO等；氮气与镁反应生成氮化镁。
4、人工模拟生物固氮：通过化学方法，制备
( http: / / www.21cnjy.com )出类似生物“固氮菌”的物质，使空气中的氮气在常温常压下与水及二氧化碳等反应，转化为氨态氮或铵态氮，进而实现人工合成大量的蛋白质等，最终实现工厂化生产蛋白质食品。www.21-cn-jy.com
对比思考：“固硫”反应的概念是：将废气中对
( http: / / www.21cnjy.com )空气造成污染的SO2转化为固态含硫化合物。如实验室用NaOH溶液吸收多余的SO2生成Na2SO3，硫酸工业中用氨水吸收SO2生成亚硫酸铵，燃烧煤等产生的SO2用Na2SO3溶液吸收生成NaHSO3，在煤中加入一定比例的CaCO3或CaO使SO2转化为CaSO3。
一、应用化学反应速率和化学平衡移动原理，解释合成氨工业的适宜条件的选择理由
工业生产中既要考虑尽量增大反应物的转化率，
( http: / / www.21cnjy.com )充分利用原料，又要选择较快的反应速率，提高单位时间产率。以上两点是选择反应条件的出发点。当二者发生矛盾时，要结合具体情况辩证分析，找出最佳反应条件。2·1·c·n·j·y
合成氨反应条件的选择原理：
选择根据
：N2(g)
＋
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3H2(g)
2NH3(g)
△H＝－92.4KJ·mol－1
1、
反应特点：
①N2极不活泼，通常条件下反应难以进行
②是一个气体体积缩小的反应
③是一个放热反应
2、可供选择的条件：
反应条件
加快反应速率的措施
增大反应程度的措施
①压强
高压
高压
②温度
高温
降温
③催化剂
铁触媒
____
④浓度
______
及时分离出氨
3、选择条件时综合考虑的因素：
（1）合成氨反应的特点：
体积缩小、放热、可逆。依据化学反应速率和化学平衡理论讨论合成氨的条件：
反应条件
从化学反应速率理论讨论对化学反应速率的
影响
从化学平衡理论讨论对平衡混合物中NH3
含量的影响
综合两方面理论选择合成氨的适宜条件
压
强
增大压强，有利于增大化学反应速率，越大越好
增大压强，有利于提高平衡混合物中NH3
的含量，越大越好
压强增大，有利于氨的合成，但需要的动力大、对材料、设备等要求高因此，工业上一般采用10～30Mpa的压强
温
度
升高温度，有利于增大化学反应速率，越高越好
升高温度，不利于提高平衡混合物中NH3
的含量，越低越好
选择适宜的温度，工业上一般采用400~500℃左右的温度，这个温度催化剂的活性最大
催化剂
使用催化剂有利于增大化学反应速率
没有影响
工业上一般采用铁触媒，使反应能在较低的温度下较快地进行。
N2(g)
＋
3H2(g)
2NH3(g)
；
△H
＝
－92.4KJ·mol－1
课外思考
为什么2SO2+O22SO3，△H<0
反应中，工业上使用过量的空气 而合成氨工业生产中又不采用一种反应物过量 21世纪教育网版权所有
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