人工固氮技术——合成氨教案

人工固氮技术——合成氨教案
一、教学目标
知识与技能：
1.了解合成氨对人类社会发展的重要意义。

2.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。

3.了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义。

过程与方法：
1.通过实验学习合成氨反应原理，利用化学反应速率，化学平衡移
动原理分析和讨论合成氨适宜反应条件。

2.结合合成氨的基本生产过程及合成氨工业发展，理解实际生产中
问题。

情感态度与价值观：
1.能够说出环境污染的主要方面及防止污染的一些措施，增强环境
意识，作环境保护的宣传者、行动者。

2.通过本节的学习，说明工业生产中加快反应，提高原料利用率，
节约能源及环境保护的一些措施和方法。

二、教学重点
合成氨的反应原理、合成氨生产的适宜条件
三、教学难点
合成氨生产适宜条件
四、教学方法
讨论探究多媒体
五、课时安排
1课时
六、教学过程
[课程引入] 在新疆与青海交界处有一山谷，人称魔鬼谷。

每当人畜进入后，经常电闪雷鸣，狂风暴雨，把人畜击毙。

然而谷内却是牧草茂盛，四季常青。

请同学们一起思考并解释原因。

[讨论归纳] N2 + O2 ==== 2NO
2NO + O2 ==== 2NO2
3NO2 + H2O ==== 2HNO3 + NO
空气中的氮转化为氮氧化物被植物吸收。

在人们生活中也经常有“雷雨发庄稼”“春雨贵如油”等说法。

[过渡]大家都知道在地壳中氮的含量只有0.04%，而大气中氮气的体积分数为78%。

空中游离态氮气不能被庄稼吸收，必须将其转化为氮的化合物后才能被吸收。

将游离氮转化为化合态氮的方法叫氮的固定。

大家请看教材P10上，看一下氮在自然界的循环。

那么怎样才能有效利用廉价的自然资源来生产含氮化合物？请阅读思考与交流—事实2部分。

[讲述] 家作物每年从土壤中摄取大量含氮化合物，为了补偿土壤中减少的氮，必须施加氮肥。

必须人工固氮。

由于氮气的化学性质很不活泼，直到20世纪初才研究出一些固氮方法，其中合成氨是最有效且便于工业化的方法，本节课我们就一起来探讨这一内容。

[板书] 人工固氮技术----合成氨
[讲述]合成氨的反应原理是什么？请同学们结合教材一起回答。

[投影并板书]
适宜条件探讨：
的条件下合成氨。

同学们可以在课余的时候了解合成氨的科学史话——哈伯和哈伯法合成氨。

[讲述并板书]接下来我们来探讨工业合成氨的基本过程，根据前面所学的知识，大家一起来说是哪几个步骤？
[学生讨论回答]造气、净化、合成和分离。

[讲述]下面我们一步一步的来分析。

首先要选择制备所需要的原料气，根据我们已有的知识，合成氨需要氮气和氢气，那么怎样获取这两种气体？
[学生]由空气液化分离所得氮气。

氢气则来源于水。

[讲述]同学们都回答的很好，那我们一起来写出制氢气的方程式。

[板书]1.制备原料气：C+H
2O=CO+H
2
[讲述]我们还可以利用石油、天然气、焦炉气、炼厂气等含有大量碳氢化合物的物质，在一定条件下制备氢气。

例如：
CH
4+H
2
O=3H
2
+CO ； CH
4
+2H
2
O=4H
2
+CO
2
在制取原料气的过程中往往会掺杂一些杂质，其中一些会使催化剂中毒，因此必须除去，这一过程就称为原料气的净化。

[讲述并板书]2.原料气的净化：
NH
3·H
2
O+H
2
S=NH
4
HS+H
2
S
CO+H
2O=CO
2
+H
2
K 2CO
3
+CO
2
+H
2
O=2KHCO
3
[讲述]最后原料气还必须经过精致处理，如用醋酸，铜和氨配制的溶液来吸收一氧化碳，二氧化碳，氧气，硫化氢等少量有害气体。

[讲述]净化后的原料气经过压缩机压缩至高压，进入氨合成塔，使氨气和氢气在高温高压和催化剂条件下合成氨，最后将合成后的混合气体液化分离出液态氨，并将剩余的氨气与氢气循环送回合成塔中进行反应。

[板书]3.氨的合成与分离
[投影]用图式表示合成氨的流程
[讲述]最后，我们一起来学习合成氨工业的发展，大家请阅读教材14-15页，最后归纳总结。

(1)原料及原料气的净化
(2)催化剂的改进
(3)环境保护——三废处理（相关视频和资料）
七、课堂小结
工业合成氨:
(1)原理:
(2)条件:
(3)生产过程:
(4)三废处理:
八、课后作业：教材P20。