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人工固氮技术——合成氨与纯碱的生产
复习目标：
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。
3.了解我国纯碱工业的现状，掌握相关的化学原理；
复习重点、难点：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；掌握与纯碱工业相关的化学原理。
课时划分：一课时
教学过程
知识梳理
一、人工固氮 ― 合成氨
氮的固定： 。
1、合成氨的反应原理
反应原理（方程式）
工业上常采用以铁为主的催化剂，在 和 的条件下合成。
2、合成氨的基本生产过程（三步）
● ● ●
(1)制备合成氨的原料气
氮气： 。
氢气： 。
(2)原料气的净化
对原料气的净化的原因： 。
吸收H2S： 。
除去CO： 。
精制原料气：如用 、 和 配制的溶液来吸收少量的 、 、
、 等少量气体气体
(3)氨的合成与分离
3、合成氨工业的发展
(1)原料及原料气的净化:N2主要来源于____氢气主要来源于____。
(2)催化剂的改进
(3)环境保护
废渣： 。
废气： 。
废液： 。
二、纯碱的生产
1、路布兰法生产纯碱
(1)用硫酸将食盐转变成硫酸钠 。
(2)将硫酸钠与碳、石灰石一起加热，反应生成碳酸钠和硫化钙
。
2、氨碱法生产纯碱
氨碱法也称索尔维制碱法，其原料是：食盐、氨、二氧化碳
(1)生产碳酸氢钠和氯化铵: 将二氧化碳通入含氨的饱和食盐水中，可得到碳酸氢钠和氯化氨
。
(2)制取碳酸钠 。
氨碱法的优点： 。
氨碱法的缺点： 。
3、联合制碱法(又称 ) 原料： 。
典例剖析
【例1】合成氨所用的H2可由煤与水反应制得，其中有一步反应为CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g），ΔH＜0，欲提高CO转化率可采用的方法有：①降低温度；②增加压强；③使用催化剂；④增大CO的浓度；⑤增大水蒸气的浓度，其中正确的组合是
A．①②③④⑤ B．①⑤ C．①④⑤ D．只有⑤
解析：该反应是一个气体总体积不变的放热反应，欲提高CO的转化率，可设法使化学平衡向正反应方向移动，显然降低温度可以满足这一要求，增加水蒸气的浓度，平衡向正反应方向移动，CO的转化率也可以增大；但若增加CO的浓度，平衡虽然向右移动，但CO的总量增大，其转化率反而减小。增大压强和使用催化剂的操作只能加快反应速率，缩短达到平衡的时间，而与平衡时CO的转化率无关。 答案：B
【例2】（2005年．上海化学．26）我国化学侯德榜（下图）改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下：
(1)上述生产纯碱的方法称 ，副产品的一种用途为 。
(2)沉淀池中发生的化学反应方程式是 。
(3)写出上述流程中X物质的分子式 。
(4)使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了 （填上述流程中的编号）的循环。从沉淀池中取出沉淀的操作是 。
(5)为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，再滴加 。
(6)向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通氨气的作用有 。
(a) 增大NH4＋的浓度，使NH4Cl更多地析出 (b) 使NaHCO3更多地析出
(c) 使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度
解析：解题的主要信息是题给生产流程图，观察流程图可知沉淀池中加入了二氧化碳、氨、氯化钠三种原料，联系化学基础知识就可写成化学方程式。回答第（6）问时要注意审题，题中明确提出“冷却析出副产品”，不要误解为析出碳酸氢钠。
答案：（1）联合制碱法或侯德榜制碱法 化肥或电解液或焊药等（其他合理答案均可）（2）NH3 + CO2 + H2O + NaCl = NH4Cl + NaHCO3↓或 NH3 + CO2 + H2O = NH4HCO3 NH4HCO3 + NaCl == NaHCO3↓ + NH4Cl（3）CO2 （4）循环I 过滤 （5）稀硝酸和硝酸银溶液 （6）a、c
【例3】（(2006广东)）某研究小组进行与NH3有关的系列实验。
(1)从下图中挑选所需的仪器，画出制取干燥NH3的装置简图（添加必须的塞子、玻璃导管、胶皮管；固定装置和尾气处理装置不用画），并标明所用试剂。
(2)将NH3通入溴水中，有N2生成，反应的化学方程式为将 。
(3)为验证：“同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同的数目的分子”。该小组同学设计了如右图所示的装置，图中B管的容积是A管的2倍。活塞K1、K2、K3、K4、K5均关闭（固定装置和尾气处理装置略：HCl和NH3均不溶于石蜡油，也不与之反应；装置气密性好）
①在A管中充满与大气压强相等的干燥HCl气体。操作是 。控制活塞K4、K5，调节C，使B管充满与A管同压的干燥NH3。
②缓慢开启活塞K3，A管中的现象是 。要达到实验目的，当反应完成并恢复到室温时，B管中预期的现象是 ；若观察不到预期现象，主要原因是 。
解析：本题是以氨气实验室制备和氨气性质为依托的一道实验设计题。题目设计巧妙，富有创意。⑴依据题目所给实验仪器图，挑选所需仪器，画出制取干燥NH3的装置简图，并标明所用试剂。考查考生的逆向思维能力，即，要求考生根据仪器确定反应原理，题目所给仪器中，没有酒精灯和大试管，显然不能用铵盐与碱（固体与固体混合物）加热制备NH3，到此，考生应该接着思考的问题是，设计不通过加热而制取NH3的反应原理，再根据反应原理选择必要仪器，组装实验装置图。
答案:(1)
⑵8NH3+3Br2=N2+6NH4Br 或2NH3+3Br2=N2+6HBr⑶①打开K1、K2，从K2处通入干燥的HCl气体，直到K1处有白雾出现，关闭K1、K2。
②生成大量的白烟。 B管中充满石蜡油。 实验时A管中未全部充满干燥HCl气体
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