高二【化学(鲁科版)16】化学反应条件的优化 - 工业合成氨-教学设计
鲁科版高中化学第二章 《第4节 化学反应条件的优化--工业合成氨》教学设计
第4节化学反应条件的优化－－工业合成氨【学习目标】1.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。
2.了解合成氨生产的主要流程。
3.通过对资料和事实的处理，培养学生的科学抽象思维能力，自学能力。
4.渗透辩证唯物主义观点；关心环境、能源。
【教学策略】授课时数：1课时教学重点：结合反应速率和平衡转化率进行合成氨工业条件的选择。
教学难点：如何根据反应的限度和反应速率综合分析合成氨的条件。
【知识梳理】工业生产中要使经济效益最大化，既要考虑平衡转化率，使原料利用率较高，又要考虑反应速率，使反应进行的较快，合成氨工业是充分利用上述原理进行的工业化生产。
一、合成氨反应的限度【分析·研讨】合成NH3反应的热化学方程式为：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH(298K)＝－92.2kJ·mol－1ΔS＝－198.2J·K－1·mol－1试分析，该反应在298K下能否自发进行，利用化学平衡移动的知识，分析有利于NH3合成的条件。
1、反应的方向根根合成NH3反应的焓变和熵变可进行计算：ΔH－TΔS＝kJ·mol－1 0可知，反应能自发进行。
2、反应的限度（1）合成氨反应中ΔH＝－92.2kJ·mol－1＜0。
为反应，则温度有利于化学平衡向生成NH3的方向移动。
（2）该反应为气体物质的量减小的反应，压强有利于化学平衡向生成NH3的方向移动。
（3）由方程式中N2、H2反应的物质的量之比为1∶3时能恰好完全反应。
故所配原料气中N2、H2的浓度之比为1∶3时，平衡混合物中NH3的合量较高。
工业合成NH3除需考虑反应的限度，还要考虑反应的速率。
二、合成氨反应的速率1、浓度对合成NH3反应速率的影响合成氨反应的速率与参与反应的物质的浓度的关系式为：v＝K c(N2)c(H2)1.5c(NH3)－1由该关系式知，合成氨反应的速率与N2浓度的1次方成正比，与H2浓度的1.5次方成正比，与NH3浓度的1次方成反比。
鲁科版高中化学《化学反应条件的优化——工业合成氨》精品教案
第4节化学反应条件的优化————工业合成氨【教学目标】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控制在工业生产中的重要作用。
【教学重难点】：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。
【课前预习区】假如你是合成氨工厂的厂长，根据所学知识，讨论如何加快合成氨反应的速率？若要提高合成氨的产量，还应该考虑什么？【课堂互动区】【交流·研讨1】分析合成氨反应的特点:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)已知298K时: △H= -92.2KJ·mol—1，△S = -198.2J·K—1·mol—1【结论】：一、合成氨反应特点（1）__ ___反应（2）正反应为__ ___反应（3）正反应为气体体积___ 的反应（4）常温下(298K)为___ __（“可以”“不可以”）自发的反应【问题】分析工业生产主要考虑哪些问题？另外还要考虑生产中的消耗能源、原料来源、设备条件、环境保护等因素。
【温故知新】影响化学反应速率和化学平衡的重要因素有哪些?（表一）【学以致用】（表二）工业合成氨适宜条件的选择【交流·研讨2】（表三）【数据支持】催化剂对合成氨反应速率的影响【思考.自学.解决】1实验研究表明，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: ν =κC(N2)C1. 5(H2)C—1(NH3) ，阅读课本第68页，分析下列问题，完善下表（1）各物质的浓度对反应速率有哪些影响？（2）增大哪种反应物的浓度对反应速率影响更大一些？氨为什么要及时分离？（3）氮气和氢气投料比为什么是 1:2.8 ?（4）氮气氢气为什么循环使用？【结论】（表四）二、合成氨的适宜条件的选择条件工业合成氨的适宜条件压强温度催化剂浓度【小结·反思】工业上利用某可逆反应生产产品：1、一般要使用催化剂：这样可以大大加快化学反应速率，提高生产效率，也提高了经济效益；2、选择合适的温度：该温度是催化剂活性最大的温度；3、选择合适的压强：既要考虑化学反应速率和化学平衡，还要考虑动力、材料、设备等。
化学反应条件的优化——工业合成氨教案鲁科版
-游戏：设计一个关于合成氨反应条件的互动游戏，让学生在游戏中学习。
3.确定教学媒体和资源的使用
- PPT：使用PPT展示合成氨的反应原理、反应条件和优化方法的基本概念。
-视频：播放关于工业合成氨生产的视频，让学生了解实际生产过程。
-在线工具：使用在线模拟软件，让学生模拟不同条件下的合成氨反应。
-催化剂的选择和再生：如何选择合适的催化剂，以及如何进行催化剂的再生和更换。
7.勒夏特列原理的应用：通过勒夏特列原理分析反应条件的改变对平衡位置和产率的影响，从而优化反应条件。
8.数学模型的应用：使用数学模型来模拟和预测合成氨反应的结果，帮助优化反应条件。
教学反思与改进
我发现学生们在理解催化剂的作用机理方面有些困难，他们对于催化剂如何降低活化能的概念并不是很清晰。因此，我计划在未来的教学中，通过更具体的例子和动画演示，来帮助学生更好地理解这一概念。
5.催化剂的作用机理：催化剂通过降低活化能，提高反应速率，从而加快合成氨的反应进程。催化剂在反应过程中不消耗，但需要定期更换或再生。
6.实际工业生产中的挑战：
-原料气的处理：如何有效地处理原料气，提高氮气和氢气的纯度和稳定性。
-设备的腐蚀：合成氨反应产生的腐蚀性气体如何对设备造成腐蚀，如何选择合适的材料和防护措施。
回顾旧知：
简要回顾上节课学习的化学平衡知识，帮助学生建立知识之间的联系。
提出基础。
（三）新课呈现（预计用时：25分钟）
知识讲解：
清晰、准确地讲解工业合成氨的反应原理、反应条件和优化方法的基本概念。
突出重点，强调难点，通过对比、归纳等方法帮助学生加深记忆。
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在实际的教学中，教师需要根据学生的实际情况，通过提问、讨论、实验、案例分析等多种教学方法，帮助学生理解和掌握这些重点和难点。同时，教师应该设计相应的练习和作业，让学生在实践中巩固所学知识。
最新鲁科版选修四《化学反应条件的优化——工业合成氨》教案1
最新鲁科版选修四《化学反应条件的优化——工业合成氨》教案1——工业合成氨》教案1 化学反应条件的优化--工业合成氨教材分析本节教材体现了化学反应速率和平衡移动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。
教材分为两部分：第一部分主要是通过讨论引导学生运用化学反应速率和化学平衡原理等知识,并考虑合成氨生产中动力、设备、材料等的实际情况,合理地选择合成氨的生产条件。
第二部分是拓宽思路方面的内容,主要是探讨合成氨的发展前景。
在第一部分内容中,教材针对合成氨的反应是一个放热的、气体总体积缩小的可逆反应,首先要求学生利用已学过的知识,讨论为使合成氨的化学反应速率增大所应采取的方法。
在此基础上,又据实验数据讨论为提高平衡混合物中的含量所应采取的方法。
在两个讨论的基础上,教材又结合合成氨生产中动力、材料、设备、催化剂的活性等实际情况,较具体地分析了合成氨时压强、温度、催化剂等的选择情况。
此外,还结合合成氨生产过程示意图,简单提及浓度等条件对合成氨生产的影响,以及原料的循环使用等问题,以使学生理解合成氨条件的选择应以提高综合经济效益为目的。
第二部分教学在第一部分的基础上讨论合成氨的发展前景,拓宽学生的思路,主要目的不在于知识本身,而更多地应侧重于培养学生的创新精神和训练科学方法。
教学建议第一部分“合成氨条件的选择”的教学：1．提出问题：针对合成氨的反应,首先需要研究如何在单位时间里提高的产量,这是一个化学反应速率问题。
2．复习提问：浓度、压强、温度、催化剂对化学反应速率影响的结果。
3．组织讨论：①为使合成氨的反应速率增大,应采取的方法。
②合成氨反应是可逆反应,在实际生产中,仅仅考虑单位时间里的产量问题（化学反应的含量问题（化学速率问题）还不行,还需要考虑如何最大限度地提高平衡混合物中平衡的移动问题）。
③针对合成氨的反应是一个放热的、气体总体积缩小的可逆反应,要求学生利用已学的含量所应采取的方法。
鲁科版高中化学选修四2.4《化学反应条件的优化——工业合成氨》 省一等奖教案
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。
《化学反应条件的优化——工业合成氨》教案3
化学反应条件的优化工业合成氨》教案教学目标知识目标：1. 使学生理解如何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。
2. 使学生了解应用化学原理选择化工生产条件的思路和方法。
能力目标：1. 教学时应以化学反应速率和化学平衡原理为主线，以合成氨知识为中心，结合工业生产的实际情况，将知识串联、拓展、延伸，培养学生的归纳思维能力。
2. 在运用理论的过程中，可以进一步加深学生对所学理论的理解和提高知识的实际应用能力。
情感目标：1. 通过了解合成氨的全过程，可以激发学生爱科学、探索科学的热情。
2. 通过合成氨前景的展望，激发学生学习兴趣，使学生体会化学学科中逻辑结构严谨深刻的科学美。
教学过程［引入］自1784年发现氨气以后，人们一直在研究如何利用化学方法由2和H2合成NH3,但直到1913年才建成了大型合成氨厂。
为什么合成氨的工业化生产会经历如此漫长的发展过程呢？今天我们来学习工业合成氨生产条件的选择。
［提问］1. 在化学必修2 中我们已经学习了工业合成氨的反应原理，是什么呢？答：原理：N2 + 3H2? 2NH3 （正反应为放热反应）2. 合成氨反应的特点？答：反应特点：①可逆反应②正反应气体体积缩小③正反应是放热反应3. 选择生产条件的目的是什么？答：尽可能加快反应速率和提高产物产率4. 选择生产条件的依据是什么？答：外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响［课堂习题］教师讲解1压强。
增大压强，有利于氨的合成，但在实际市产中，压强不可能无限制的增大，因为压强越大，需要的动力越大，对材料的强度和设备的制造要求也越高，势必增大生产成本，降低综合经济效益。
因此，受动力、材料、设备等条件的限制，目前我国合成氨厂一般采用的压强为低压（1xi07pa）,中压（2 xio7pa—3 xi07Pa）,高压（8.5 107Pa—1 xi08Pa）三种类型。
2•温度。
合成氨为放热反应，低温有利于氨的生成。
但是温度越低，反应速率就慢，到达平衡所需要的时间越长，因而单位时间内产量低，这在工业生产中是很不经济的。
高中化学_第4节 化学反应条件的优化——工业合成氨教学设计学情分析教材分析课后反思
教学设计第 4 节 化学反应条件的优化——工业合成氨1.知道如何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。
2.初步学会应用化学原理选择化工生产条的思想和方法。
（难点）3.形成用辩证唯物主义观点（对立统一 的观点）看待物质 、看待世界的习惯 。
重点： 知道如何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：初步学会应用化学原理选择化工生产条的思想和方法。
自主学习 合作交流 多媒体教师活动 学生活动【复习回顾】我们前面学习了化学 反应方向和限度，化学反应速率的 知识，首先对前三节的知识进行简 单复习提名让学生回答 ，并点评 指导把复习回顾内容用于分析合 成氨反应指导学生阅读学习目标 图片导入氮肥 ， 引入合成氨 阅读一篇小文章，引入氨从发现到 工业化生产为什么耗时那么长？ 拓宽思路【板书】化学反应条件的优化 ——工业合成氨【 引导】氨从发现到工业化生产为 耗时那么长是因为要综合考虑的 问题比较多引出目的： 多、快、好、省口述填写表格 观看本节学习目标 阅读文章学生回答：化学反应限度、速率、能耗、环 保…… 学生听讲重点难点教学方法 教学用具 教学过 程 复习回顾导入新知 新 课 引 入设计意图学习目标判断合成氨反应能否自发进行合成氨反应的限度合成氨反应是一个可逆反应：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)已知298K 时，△H=-92.2kJ ·m ol-1△S=-198.2J · K-1· mol- 1 根据正反应的焓变和熵变分析298K 下合成氨反应能否自发进行。
从焓变角度考虑容易自发进行，但从熵变角度考虑又出现矛盾?如何考虑呢？【板书】合成氨反应的方向△H-T△S＜0 能自发进行引导学生从多开始探讨反应条件【活动探究】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，理论分析什么条件有利于氨的合成？【板书】一、合成氨反应的限度【点拨】给与数据资料支持，如图2-4-3 所示，在不同反应温度、压强下反应达平衡时，平衡混合物中氨含量的测定结果与上述理论分析结果一致。
高中化学《化学反应条件的优化——工业合成氨》教案
高中化学《化学反应条件的优化——工业合成氨》精品教案一、教学目标：1. 让学生了解工业合成氨的反应原理和过程。
2. 使学生掌握化学反应条件的优化方法。
3. 培养学生的实验操作能力和科学思维。
二、教学内容：1. 工业合成氨的反应原理及过程。
2. 影响化学反应速率的因素。
3. 化学反应条件的优化方法。
4. 实验操作技巧及注意事项。
三、教学重点与难点：1. 工业合成氨的反应原理及过程。
2. 影响化学反应速率的因素。
3. 化学反应条件的优化方法。
四、教学方法：1. 采用多媒体课件辅助教学，直观展示反应原理和过程。
2. 进行实验操作演示，引导学生动手实验。
3. 采用问题驱动教学，引导学生思考和探讨。
五、教学过程：1. 导入新课：介绍工业合成氨的重要性和应用领域。
2. 讲解反应原理：阐述工业合成氨的反应过程及化学方程式。
3. 分析影响反应速率的因素：温度、压力、催化剂等。
4. 讲解化学反应条件的优化方法：如何提高反应速率，降低成本。
5. 实验操作演示：引导学生动手进行实验，观察实验现象。
7. 布置作业：巩固所学知识，提高学生的实际应用能力。
六、教学评价：1. 采用课堂问答、讨论的形式，评估学生对工业合成氨反应原理的理解程度。
2. 通过实验操作，评价学生对化学反应条件优化方法的掌握情况。
3. 布置课后作业，评估学生对课堂所学知识的吸收和应用能力。
七、教学资源：1. 多媒体课件：用于展示工业合成氨的反应原理、过程及影响因素。
2. 实验器材：用于引导学生动手实验，优化化学反应条件。
3. 教学参考书：提供更深入的理论知识，帮助学生拓展视野。
八、教学进度安排：1. 第1-2课时：介绍工业合成氨的反应原理及过程。
2. 第3-4课时：分析影响化学反应速率的因素。
3. 第5-6课时：讲解化学反应条件的优化方法。
4. 第7-8课时：实验操作演示与实践。
九、教学反思：在教学过程中，关注学生的学习反馈，及时调整教学方法和节奏。
针对学生的薄弱环节，加强针对性辅导。
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教学难点：如何综合反应的限度和反应的速率选择工业生产的适宜条件
教学过程
时间
教学环节
主要师生活动
引入
学习新课
总结归纳
合成氨的发展史
一、合成氨反应的限度
二、合成氨的速率选择工业生产的适宜条件的方法
课程基本信息
课例编号
学科
化学
年级
高二
学期
第一
课题
高二【化学（鲁科版）16】化学反应条件的优化 - 工业合成氨
教科书
书名：化学 选择性必修1 化学反应原理
出版社：山东科技出版社 出版日期：2020年7月
教学人员
姓名
单位
授课教师
指导教师
教学目标
教学目标：通过掌握合成氨反应的限度,合成氨反应的速率及合成氨生产的适宜条件学习如何选择工业生产的适宜条件。