高中化学合成氨的反应原理课件
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高中化学必修1精品ppt课件合成氨
从合成氨反应的原理，分析哈伯与能 斯特实验结果差异的原因
1909年哈伯又提出了“循环”的新概念： 让没有发生化学反应的氮气和氢气重 当年7月2日，哈伯在实验室制成了一 座小型的合成氨装置模型，这种装置魔术 新返回到反应器中，把已经反应的NH3通 般的以每小时 0.08kg的速率合成着氨。博 过冷凝分离出来，这样周而复始，以提高 施亲眼看到了液氨滴落的情况。 合成氨的获得率，使流程实用化。 及时分离出氨，对化学平衡体系会产生 怎样的影响？
哈伯 Fritz Haber
工业化进程中的材料问题：
能经受住高温高压的反应容器 双层反应塔
博施在20年后获得诺贝尔化学奖是说：“合成氨 的整个发展，很大程度上是依靠这个简单的解决办 法。”
催化剂 —— 铁触媒
氧化铁与少量氧化铝的混合物
1931年获诺贝尔化学奖
博施 பைடு நூலகம்arl bosch
合成氨的条件选择：
年代
粮食单产 （kg）
每亩施用化 肥用量(kg)
1950年 1970年 1976年
190 340 365
50 135 155
1923年，在100~200大气压下，合成甲醇 1926年，在100大气压下，合成人造石油 1937年，在1400大气压下，高压聚乙烯
合成氨的工艺流程：
①分离液化空气 O2 N2 ② C + O2 == CO2 提供热量 CO2 CO + H2 CO2 + H2 H2
1902年化学家弗兰克和卡勒把碳化钙 用电炉加热到1000℃以上，使它与空气 中的氮气反应而制成石灰氮。
3 CaC2 + N2 + 3O2 == Ca3N2 + 6CO
置换反应的基本规律
1909年哈伯又提出了“循环”的新概念： 让没有发生化学反应的氮气和氢气重 当年7月2日，哈伯在实验室制成了一 座小型的合成氨装置模型，这种装置魔术 新返回到反应器中，把已经反应的NH3通 般的以每小时 0.08kg的速率合成着氨。博 过冷凝分离出来，这样周而复始，以提高 施亲眼看到了液氨滴落的情况。 合成氨的获得率，使流程实用化。 及时分离出氨，对化学平衡体系会产生 怎样的影响？
哈伯 Fritz Haber
工业化进程中的材料问题：
能经受住高温高压的反应容器 双层反应塔
博施在20年后获得诺贝尔化学奖是说：“合成氨 的整个发展，很大程度上是依靠这个简单的解决办 法。”
催化剂 —— 铁触媒
氧化铁与少量氧化铝的混合物
1931年获诺贝尔化学奖
博施 பைடு நூலகம்arl bosch
合成氨的条件选择：
年代
粮食单产 （kg）
每亩施用化 肥用量(kg)
1950年 1970年 1976年
190 340 365
50 135 155
1923年，在100~200大气压下，合成甲醇 1926年，在100大气压下，合成人造石油 1937年，在1400大气压下，高压聚乙烯
合成氨的工艺流程：
①分离液化空气 O2 N2 ② C + O2 == CO2 提供热量 CO2 CO + H2 CO2 + H2 H2
1902年化学家弗兰克和卡勒把碳化钙 用电炉加热到1000℃以上，使它与空气 中的氮气反应而制成石灰氮。
3 CaC2 + N2 + 3O2 == Ca3N2 + 6CO
置换反应的基本规律
高中化学 氨课件 新人教必修1
(2)有机合成的重要化工原料。
(3)作致冷剂。
●典例精析
【例1】 某无色混合气体可能有CO、CO2、 NH3、HCl、H2、水蒸气中的一种或几种，当 依次通过澄清石灰水(无浑浊现象)，氢氧化 钡溶液(有浑浊现象)，浓硫酸、灼热的氧化 铜(变红)和无水硫酸铜(变蓝)时，则可断定该 混合气体中一定有
NH3＋H2O NH3·H2O NH＋ 4 ＋OH－ 弱 (2)白烟 NH3＋HCl===NH4Cl 4NH3＋5O2催==化△==剂= 4NO＋6H2O
(3)易 易 碱 NH4Cl==△===NH3↑＋HCl↑， NH4HCO3==△===NH3↑＋H2O＋CO2↑； NH4NO3＋NaOH==△===NaNO3＋H2O＋NH3↑
温馨提示：①NH＋ 4 的检验：在含有 NH＋ 4 的溶液中加 入强碱并加热，用湿润的红色石蕊试纸检验，若试纸变蓝， 则证明原溶液中含有 NH＋ 4 。②铵盐受热都易分解，但不 一定都放出氨气。如，2NH4NO3==△===2N2↑＋O2↑＋4H2O。 ③铵盐与强碱的反应可用来检验 NH＋ 4 的存在。其离子方 程式：浓溶液或加热时写为
【氨与氯化氢反应的实验探究】
实验步骤：用两根玻璃棒分别在浓氨水和浓 盐酸里蘸一下，然后使这两根玻璃棒接近(不 要接触)，观察发生的现象(如图)。
实验现象：可以看到，当两根玻璃棒接近时， 产生大量白烟。
实验结论：这种白烟是氨水挥发出的NH3与 盐酸挥发出的HCl化合生成微小的NH4Cl晶体。
2．氨的性质：
(1)氨气的物理性质：
_______________________________________。 氨气的水溶液叫氨水，写出氨气与水反应以 及电离的方程式 _______________________________________ ___，氨气有________(填“强”或“弱”)碱 性。
(3)作致冷剂。
●典例精析
【例1】 某无色混合气体可能有CO、CO2、 NH3、HCl、H2、水蒸气中的一种或几种，当 依次通过澄清石灰水(无浑浊现象)，氢氧化 钡溶液(有浑浊现象)，浓硫酸、灼热的氧化 铜(变红)和无水硫酸铜(变蓝)时，则可断定该 混合气体中一定有
NH3＋H2O NH3·H2O NH＋ 4 ＋OH－ 弱 (2)白烟 NH3＋HCl===NH4Cl 4NH3＋5O2催==化△==剂= 4NO＋6H2O
(3)易 易 碱 NH4Cl==△===NH3↑＋HCl↑， NH4HCO3==△===NH3↑＋H2O＋CO2↑； NH4NO3＋NaOH==△===NaNO3＋H2O＋NH3↑
温馨提示：①NH＋ 4 的检验：在含有 NH＋ 4 的溶液中加 入强碱并加热，用湿润的红色石蕊试纸检验，若试纸变蓝， 则证明原溶液中含有 NH＋ 4 。②铵盐受热都易分解，但不 一定都放出氨气。如，2NH4NO3==△===2N2↑＋O2↑＋4H2O。 ③铵盐与强碱的反应可用来检验 NH＋ 4 的存在。其离子方 程式：浓溶液或加热时写为
【氨与氯化氢反应的实验探究】
实验步骤：用两根玻璃棒分别在浓氨水和浓 盐酸里蘸一下，然后使这两根玻璃棒接近(不 要接触)，观察发生的现象(如图)。
实验现象：可以看到，当两根玻璃棒接近时， 产生大量白烟。
实验结论：这种白烟是氨水挥发出的NH3与 盐酸挥发出的HCl化合生成微小的NH4Cl晶体。
2．氨的性质：
(1)氨气的物理性质：
_______________________________________。 氨气的水溶液叫氨水，写出氨气与水反应以 及电离的方程式 _______________________________________ ___，氨气有________(填“强”或“弱”)碱 性。
高中化学氨(19张)优秀课件
来 液氢成为新一代绿色能源。
氨 经济
作业：科普小论文 一“气〞而“安〞 ——氨的过去现在及未来
氨
生命元素－－氮
氮气78%
植 物
动 葡萄缺氮 含氮食品 蛋白质缺乏的儿童 物
我们为什么会缺氮？
人
远古时代
类
靠天吃饭
用
氮
高能固氮
的
历
史
N2 放电 NO NO2
HNO3
NO3-
人
农耕时代
类
用
粪肥
氮
农NH物3 排N泄H物4+等
NO2-
NO3-
人
工业
类
时代
用 氮 的 历
德国哈伯（ Fritz Haber ）
条件不同，产物不同
4NH3+5O2P=t4NO+6H2O 2NO + O2= 2NO2
3NO2 +H2O =2HNO3 +NO
点燃 4NH3+3O2 = 2N2+6H2O
人 类 用
常 温 高温 高压
N2 + 3H2 催化剂 2NH3
氮
科学家用一种含钼的化合
的 物作催化剂，在常温下就能完
未
成氨的合成，从而大大降低了 生产本钱，使得液氨有望取代
高温 高压
N2 + 3H2 催化剂 2NH3
人工 固氮
N2
史 “人类向空气要面包成功了，合成
氨是历史上最伟大的成就之一。 〞
NH3
哈伯创造了合成氨而获得
1918年诺贝尔化学奖
你想知道氨气的哪些知识？
组成 结构 性质 用途
结构
探究氨气的性质
无色，有刺激 性气味的气体……
氨气-高一化学课件(人教版2019必修第二册)
（二）1931 年，卡尔·博施因 为改进合成氨方法获得诺贝尔 化学奖。
（三）2007 年10月诺贝尔化 学奖授予了德国化学家格哈 德·埃特尔，理由是他发现了哈 伯－博施法合成氨的作用机理。
一、氨的分子结构
氨的电子式 结构式 球棍模型 空间填充模型
三角锥形
二、氨的物理性质
阅读课本P13总结氨的物理性质
三.氨气的化学性质
1.与水反应
氨是一种极易溶于水的气体，在常温常压下，1体积水大约可溶解700
体积氨；NH3溶于水反应后，大部分NH3与水结合成 NH3·H2O， NH3·H2O可
以小部分电离成NH4+和OH-。
一水合氨
NH3+H2O⇌NH3·H2O⇌NH4+ + OH-
氨气溶于水的溶液叫氨水，因NH3·H2O是弱碱，可部分电离出OH-，从而 使溶液呈弱碱性。能使酚酞溶液变红或使红色石蕊试纸变蓝。氨水中含有 的粒子有： NH3·H2O、H2O、NH3、NH4＋、OH－、H＋
4.氨气的还原性
NH3中的氮元素的价态为-3,是氮元素的最低价，因此具有还原性。
NH3不仅能被催化氧化生成NO,在纯氧中燃烧能生成N2。在一定条件下,NH3
还能被Cl2、CuO等氧化。
氨的催化氧化： 4NH3＋5O2催==化△==剂= 4NO＋6H2O
(工业制硝酸的基础)
在纯氧中燃烧
点燃
4NH3+3O2====2N2+6H2O
物理性质：无色，刺激性气气味，易溶于水 物质分类：碱性氢化物 化合价：还原性
成分：三分四离 溶质：一水合氨（一元弱碱） 性质：挥发性，不稳定性、碱性
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
氨教学ppt课件
反应的化学方程式
例如，NH3 + HCl → NH4Cl。
反应条件
常温常压下即可进行，通常在实验室内进行。
氨与氧化剂的反应
氨与氧气反应生成氮气和水
在高温或催化剂的作用下，氨与氧气反应，生成氮气和水。这是 一个重要的工业制氮的方法。
反应的化学方程式
例如，4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O。
氨的存在与用途
氨广泛存在于自然界中，是大 气的主要成分之一，约占大气 总量的1%。
氨主要用于制造氮肥、合成纤 维、合成橡胶等，也用于化工 、制药、制冷剂等领域。
在农业生产中，氨是植物生长 所需要的重要元素之一，也是 制造氨基酸的重要原料。
02 氨的生产与合成
氨的生产方法
天然气合成氨
利用天然气作为原料， 通过高温高压下的催化
氨教学ppt课件
• 氨的简介 • 氨的生产与合成 • 氨的化学反应与用途 • 氨的环境影响与安全 • 实验与探究
01 氨的简介
氨的物理性质
氨是一种无色、有刺激性气味的 气体，沸点为-33.5℃，熔点为-
77.7℃。
氨的相对密度小于空气，极易溶 于水，溶解时放出大量的热。
氨气在标准状况下的气体摩尔体 积为22.4L/mol，1mol氨气约
氨对水体的影响
氨进入水体后，会影响水 生生物的生存，导致水体 富营养化。
氨对土壤的影响
过量的氨会影响土壤的酸 碱性和土壤微生物的活性 ，进而影响农作物的生长 。
氨的安全使用与防护
佩戴防护用品
在使用氨的过程中，应佩 戴防毒面具、化学防护眼 镜、化学防护手套等防护 用品。
保持通风
在使用氨的环境中，应保 持良好的通风，以降低空 气中氨的浓度。
例如，NH3 + HCl → NH4Cl。
反应条件
常温常压下即可进行，通常在实验室内进行。
氨与氧化剂的反应
氨与氧气反应生成氮气和水
在高温或催化剂的作用下，氨与氧气反应，生成氮气和水。这是 一个重要的工业制氮的方法。
反应的化学方程式
例如，4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O。
氨的存在与用途
氨广泛存在于自然界中，是大 气的主要成分之一，约占大气 总量的1%。
氨主要用于制造氮肥、合成纤 维、合成橡胶等，也用于化工 、制药、制冷剂等领域。
在农业生产中，氨是植物生长 所需要的重要元素之一，也是 制造氨基酸的重要原料。
02 氨的生产与合成
氨的生产方法
天然气合成氨
利用天然气作为原料， 通过高温高压下的催化
氨教学ppt课件
• 氨的简介 • 氨的生产与合成 • 氨的化学反应与用途 • 氨的环境影响与安全 • 实验与探究
01 氨的简介
氨的物理性质
氨是一种无色、有刺激性气味的 气体，沸点为-33.5℃，熔点为-
77.7℃。
氨的相对密度小于空气，极易溶 于水，溶解时放出大量的热。
氨气在标准状况下的气体摩尔体 积为22.4L/mol，1mol氨气约
氨对水体的影响
氨进入水体后，会影响水 生生物的生存，导致水体 富营养化。
氨对土壤的影响
过量的氨会影响土壤的酸 碱性和土壤微生物的活性 ，进而影响农作物的生长 。
氨的安全使用与防护
佩戴防护用品
在使用氨的过程中，应佩 戴防毒面具、化学防护眼 镜、化学防护手套等防护 用品。
保持通风
在使用氨的环境中，应保 持良好的通风，以降低空 气中氨的浓度。
高中化学《氨的性质》课件ppt
铵盐的物理性质
铵盐大部分都是固体，都易溶于水；
铵盐的化学性质
以氯化铵为例，探究其热稳定性； [演示实验]：盛有氯化铵固体的试管 置于酒精灯上加热，观察现象； [现象讨论]：试管口的周围出现白色 烟雾，试分析原因；
[原因揭示]：
铵盐的化学性质 1.铵盐不稳定，受热易分解；
2.铵盐和碱的反应；
[演示实验]：将盛有氯化铵固体和氢 氧化钙固体的试管置于酒精灯上加热， 试管口பைடு நூலகம்润的红色石蕊试纸如何变化？
氨的性质
合成氨的历史
1918 年 ， 德 国 化 学 家 弗 里 茨 ·哈 伯 因 为 发 明 合 成 氨方法而获得诺贝尔化学奖；
1931 年，卡尔·博施因 为改进合成氨方法获得诺 贝尔化学奖；
合成氨的原理
在高温、高压，有催化剂的条件下， 氮气可以和氢气直接化合成为氨气，此 反应是可逆反应
一. 氨的物理性质
氨的物理性质
①. 无色气体； ②. 有刺激性气味；
注意：实验室正确闻气味的方法
③. 极易溶于水；（常温下，1体积 的水中可以溶解700体积的氨气）
④. 密度比空气的小；
二. 氨的化学性质
1.氨气是种碱性气体，其水溶液显碱性；
氨气可以使湿润的红色石蕊试纸 变蓝；
氨水有弱碱性，可以使酚酞溶液 变红；使石蕊试液变蓝；
新闻事件
据中国新闻网报道:2004年4月20日上午10时， 杭州市一制冷车间发生氨气泄漏事件，整个厂区是 白茫茫的一片，方圆数百米，空气中弥漫着一股浓 烈的刺激性气味，进入厂区呼吸都感到困难。厂区 内寒气逼人。市消防中心接到报案后立即制定方案， 出动上百名消防队员，十余量消防车……
喷泉实验
“喷泉实验”动画展示
铵盐大部分都是固体，都易溶于水；
铵盐的化学性质
以氯化铵为例，探究其热稳定性； [演示实验]：盛有氯化铵固体的试管 置于酒精灯上加热，观察现象； [现象讨论]：试管口的周围出现白色 烟雾，试分析原因；
[原因揭示]：
铵盐的化学性质 1.铵盐不稳定，受热易分解；
2.铵盐和碱的反应；
[演示实验]：将盛有氯化铵固体和氢 氧化钙固体的试管置于酒精灯上加热， 试管口பைடு நூலகம்润的红色石蕊试纸如何变化？
氨的性质
合成氨的历史
1918 年 ， 德 国 化 学 家 弗 里 茨 ·哈 伯 因 为 发 明 合 成 氨方法而获得诺贝尔化学奖；
1931 年，卡尔·博施因 为改进合成氨方法获得诺 贝尔化学奖；
合成氨的原理
在高温、高压，有催化剂的条件下， 氮气可以和氢气直接化合成为氨气，此 反应是可逆反应
一. 氨的物理性质
氨的物理性质
①. 无色气体； ②. 有刺激性气味；
注意：实验室正确闻气味的方法
③. 极易溶于水；（常温下，1体积 的水中可以溶解700体积的氨气）
④. 密度比空气的小；
二. 氨的化学性质
1.氨气是种碱性气体，其水溶液显碱性；
氨气可以使湿润的红色石蕊试纸 变蓝；
氨水有弱碱性，可以使酚酞溶液 变红；使石蕊试液变蓝；
新闻事件
据中国新闻网报道:2004年4月20日上午10时， 杭州市一制冷车间发生氨气泄漏事件，整个厂区是 白茫茫的一片，方圆数百米，空气中弥漫着一股浓 烈的刺激性气味，进入厂区呼吸都感到困难。厂区 内寒气逼人。市消防中心接到报案后立即制定方案， 出动上百名消防队员，十余量消防车……
喷泉实验
“喷泉实验”动画展示
高中化学【化学反应条件的优化—工业合成氨】讲义
化学反应条件的优化—工业合成氨发展目标体系构建1.结合生产实例，讨论化学反应条件的选择和优化，形成从限度、速率、能耗的多角度综合调控化学反应的基本思路，发展“绿色化学”的观念和辩证思维的能力。
2.能运用温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响规律解释生产、生活、实验室中的实际问题。
1．合成氨反应的限度(1)反应原理N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.2 kJ·mol－1，ΔS＝－198.2 J·K－1·mol－1。
(2)反应特点(3)影响因素①外界条件：温度、压强，有利于化学平衡向生成氨的方向移动。
②投料比：温度、压强一定时，N2、H2的体积比为时平衡混合物中氨的含量最高。
微点拨：合成氨反应中，为了提高原料转化率，常采用将未能转化的N2、H2循环使用的措施。
2．合成氨反应的速率(1)提高合成氨反应速率的方法(2)浓度与合成氨反应速率之间的关系在特定条件下，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＝kc(N2)·c1.5(H2)·c－1(NH3)，由速率方程可知：N2或H2的浓度，NH3的浓度，都有利于提高合成氨反应的速率。
微点拨：温度升高k值增加，会加快反应速率；同时加入合适的催化剂能降低合成氨反应的活化能，使合成氨反应的速率提高。
3．合成氨生产的适宜条件(1)合成氨反应适宜条件分析工业生产中，必须从和两个角度选择合成氨的适宜条件，既要考虑尽量增大反应物的转化率，充分利用原料，又要选择较快的反应速率，提高单位时间内的，同时还要考虑设备的要求和技术条件。
(2)合成氨的适宜条件序号影响因素选择条件1 温度反应温度控制在左右2 物质的量N2、H2投料比3 压强1×107～1×108 Pa4 催化剂选择铁做催化剂5 浓度使气态NH3变成液态NH3并及时分离出去，同时补充N2、H2(3)合成氨的生产流程的三阶段1．判断对错(对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”。
高中化学选修课件 ：第2章第四节
(5)要提高SO2转化率，就要使平衡向右移动。 增大压强，增加O2浓度均可使平衡右移，转 化率提高；催化剂对平衡无影响，SO2转化 率不变；升高温度平衡左移，SO2转化率降 低。 (6)1万吨98%的硫酸含H2SO4的质量： 9.8×109 g。设需要SO3的质量为x，该反应 产生的热量为y。
H2SO4 ～ 98 g 9.8×109 g
越大 温度越高，反应速率____，但不利于氨的合 700 成，在实际生产中一般控制反应温度在___K 最大 左右(且在此温度时催化剂的活性____)。
(3)催化剂 使用催化剂可以大幅度提高反应速率，合成 铁 氨生产一般选择____做催化剂。 (4)浓度
合成氨生产通常采用N2和H2物质的量之比为 1∶2.8的投料比，及时将氨气从反应混合物 价格 中分离出去。此外，还应考虑原料的____、 反应热 循环 未转化的合成气的____使用、______的综合 利用等问题。
【解析】 本题考查工业生产硫酸的生产条 件选择，解题时注意所发生的反应特点，联 系速率和平衡选择适宜生产条件。
1 Ⅰ.据题意：SO2(g)＋ O2(g) 2 － ΔH＝－98.9 kJ· mol 1
SO3(g)
Ⅱ.(1)根据表格中的数据可以看出， 在相同压强下 (如在 0.1 MPa 下)升高温度(如由 400 ℃升高到 500 ℃)时 SO2 的转化率降低(如由 99.2%降低为 93.5%)，即升高温度时此化学平衡向逆反应方向 移动，而升高温度化学平衡应该向吸热反应方向 移动，所以此反应的正反应为放热反应。
(3)在实际生产中通常通入过量空气，其目的 是 ______________________________________ __________________________________ ______________________________________ __________________________________。 (4)工业生产中，SO2的催化氧化采用常压， 而不是高压，其主要原因是 ______________________________________ __________________________________ ______________________________________ __________________________________。
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课题 2 人工固氮技术——合成氨
第 1 课时 合成氨的反应原理
目标导航 预习导引
自主预习 合作探究
1.了解合成氨的反应原理、合成氨的反应特点。 2.了解如何利用反应速率和化学平衡知识,选择合成氨的适宜 条件
1.了解合成氨的反应特点,理解如何提高合成氨的转化率和反 应速率。 2.利用平衡移动原理分析合成氨的条件
自然 高能固氮(如:通过闪电等产生氮的化合物)
固氮 生物固氮(如:豆科植物的根瘤菌固氮)
人工固氮(如:工业合成氨)
目标导航 预习导引 一 二
自主预习 合作探究
为什么豆科植物不需要施氮肥? 提示：豆科植物的根瘤菌能将空气中的N2转化为氮的化合物,被 植物吸收。
工业上以NH3为原料生产HNO3,这属于人工固氮吗? 提示：不属于。氮的固定是将游离态氮转化为化合态氮的方法, 以NH3为原料生产HNO3,是含氮化合物间的相互转化,不是氮的固 定。
这样使土壤从空气中得到氮,促进植物的生长。
有关反应的化学方程式为 N2+O2
2NO+O2 2NO2, 3NO2+H2O 2HNO3+NO。
2NO,
一二
自主预习 合作探究
知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用
2.氮的固定是物理变化还是化学变化? 答案：化学变化。 3.哪一种自然固氮的过程可能会成为工业化生产过程? 答案：生物固氮。除了合成氨这种人工固氮方式外,科学家们还 发现某些金属有机化合物可以起到根瘤菌的作用,并用这些金属有 机化合物作催化剂实现了常温、常压固氮,即仿生固氮。相信不久 的将来,仿生固氮会成为工业化生产过程。
氮的氧化物随降水进入土壤和水体。
一二
自主预习 合作探究
知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用
1.“雷雨肥田”的原理是什么?该过程中涉及哪些化学反应?
答案：“雷雨肥田”的原理为在闪电作用下,空气中N2、O2反应生 成NO,NO与O2反应生成NO2,NO2溶于雨水生成HNO3,HNO3随雨水 降落到地面上,与土壤中的矿物作用,形成能被植物吸收的硝酸盐,
自主预习 合作探究
一二
知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用
【例1】 氮的循环在自然界元素的循环中具有重要意义,有些氮 的转化是从氮气到氮的化合物,有的转化是从一种氮的化合物到另 一种氮的化合物。下列过程中,以游离态的氮为原料,最终产生氮 的化合物的是( ) (导学号52690009)
①工业合成氨 ②硝化细菌的硝化过程 ③动物尸体的腐烂
根离子(NH4+)和硝酸盐,经过复杂的生物转化形成各种氨基酸,氨基 酸最后转化成蛋白质。动物以植物为食物而获得植物蛋白,并将其 转化为动物蛋白。动植物遗体中的蛋白质被微生物分解成 NH4+、 NO3- 和NH3,又回到土壤和水体中,被植物再次吸收利用。另外,在 放电条件下,空气中少量的氮气与氧气化合生成氮的氧化物,这些
目标导航 预习导引 一 二
自主预习 合作探究
3.工业合成氨的条件 工业上,采用以铁为主的催化剂,在400~500 ℃和10~30 MPa的条 件下合成氨。
如果你是合成氨工厂的厂长,你对合成氨生产有何要求? 提示：合成氨工业要求:①反应要有较大的反应速率;②要最大 限度地提高平衡混合物中NH3的含量。
一二
一、自然界中氮的循环 1.自然界中氮的循环图
自主预习 合作探究
知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用
氮的循环一二自主预习 Nhomakorabea合作探究
知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用
2.自然界中氮的循环途径
在自然界中,大豆、蚕豆等豆科植物根部的根瘤菌能把空气中的
氮气转变为硝酸盐等含氮的化合物。植物的根从土壤中吸收的铵
目标导航 预习导引 一 二
二、合成氨的反应原理 1.合成氨的实验装置如下图
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加热试管中的铁丝绒至红热后注入氢气和氮气的混合气体,可以
看到润湿的pH试纸变蓝色。
2.用氢气和氮气合成氨的化学方程式是N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),合成氨反应是一个可逆、放热、气体分子总数减小的反 应。
从化学平衡的角度 分析
有利于提高转化率 降低温度 增大压强
一二
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2.合成氨的适宜条件: (1)温度:400~500 ℃; (2)压强:10~30 MPa; (3)催化剂:铁触媒(400~500 ℃时,其活性最强)。
一二
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答案：C
一二
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下列转变过程中,属于人工固氮的是( )
A.N2
HNO3
B.NH3
HNO3
C.NH4Cl
NH3
D.N2
NH3
解析：氮的固定是以游离态的氮作为反应物,B、C错;D选项属 于人工固氮。
答案：D
一二
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④豆科植物的根瘤菌固氮
A.①②
B.②③ C.①④D.②④
解析：解题时要审清题意,注意元素化合价的变化。工业合成氨
的反应原理为:3H2+N2
2NH3;硝化细菌的硝化过程是将氨
或铵盐转化成硝酸盐;动物尸体的腐烂是从高分子有机氮到小分子
有机氮的过程;豆科植物的根瘤菌固氮过程是在固氮酶的作用下,
将氮气转化为氮的化合物。
1.从化学反应速率和化学平衡角度考虑,压强越大越有利于合成 氨,为什么我国目前一般采用10~30 MPa的条件?
答案：我国目前一般采用这一压强条件是由于压强越大,动力消 耗、设备要求加大,生产成本越高,从综合经济效益角度考虑,不宜 采用过高的压强。
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一、氮的存在和固定 1.存在 (1)农作物需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。含氮化合物还用于制造染料、人造纤维、油 漆、炸药等。 (2)地壳中含氮量为0.04%,大气中氮气占空气体积的78%。 2.氮的固定 (1)定义: 氮的固定指的是将游离态氮转化为化合态氮的方法。 (2)分类:
二、合成氨条件的选择 1.合成氨的反应特点,从反应速率、化学平衡的角度分析合成氨 条件选择的依据。
合成氨反应的特点 合成氨条件选择的依据
①典型的可逆反应, 从反应速率的角度分 通常状况下反应速 析
率小
有利于增大化学反应速
②正反应是放热反
提高反应温度
应 ③正反应是气体体
率 增大压强
积缩小的反应
使用催化剂
第 1 课时 合成氨的反应原理
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1.了解合成氨的反应原理、合成氨的反应特点。 2.了解如何利用反应速率和化学平衡知识,选择合成氨的适宜 条件
1.了解合成氨的反应特点,理解如何提高合成氨的转化率和反 应速率。 2.利用平衡移动原理分析合成氨的条件
自然 高能固氮(如:通过闪电等产生氮的化合物)
固氮 生物固氮(如:豆科植物的根瘤菌固氮)
人工固氮(如:工业合成氨)
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为什么豆科植物不需要施氮肥? 提示：豆科植物的根瘤菌能将空气中的N2转化为氮的化合物,被 植物吸收。
工业上以NH3为原料生产HNO3,这属于人工固氮吗? 提示：不属于。氮的固定是将游离态氮转化为化合态氮的方法, 以NH3为原料生产HNO3,是含氮化合物间的相互转化,不是氮的固 定。
这样使土壤从空气中得到氮,促进植物的生长。
有关反应的化学方程式为 N2+O2
2NO+O2 2NO2, 3NO2+H2O 2HNO3+NO。
2NO,
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2.氮的固定是物理变化还是化学变化? 答案：化学变化。 3.哪一种自然固氮的过程可能会成为工业化生产过程? 答案：生物固氮。除了合成氨这种人工固氮方式外,科学家们还 发现某些金属有机化合物可以起到根瘤菌的作用,并用这些金属有 机化合物作催化剂实现了常温、常压固氮,即仿生固氮。相信不久 的将来,仿生固氮会成为工业化生产过程。
氮的氧化物随降水进入土壤和水体。
一二
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1.“雷雨肥田”的原理是什么?该过程中涉及哪些化学反应?
答案：“雷雨肥田”的原理为在闪电作用下,空气中N2、O2反应生 成NO,NO与O2反应生成NO2,NO2溶于雨水生成HNO3,HNO3随雨水 降落到地面上,与土壤中的矿物作用,形成能被植物吸收的硝酸盐,
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【例1】 氮的循环在自然界元素的循环中具有重要意义,有些氮 的转化是从氮气到氮的化合物,有的转化是从一种氮的化合物到另 一种氮的化合物。下列过程中,以游离态的氮为原料,最终产生氮 的化合物的是( ) (导学号52690009)
①工业合成氨 ②硝化细菌的硝化过程 ③动物尸体的腐烂
根离子(NH4+)和硝酸盐,经过复杂的生物转化形成各种氨基酸,氨基 酸最后转化成蛋白质。动物以植物为食物而获得植物蛋白,并将其 转化为动物蛋白。动植物遗体中的蛋白质被微生物分解成 NH4+、 NO3- 和NH3,又回到土壤和水体中,被植物再次吸收利用。另外,在 放电条件下,空气中少量的氮气与氧气化合生成氮的氧化物,这些
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3.工业合成氨的条件 工业上,采用以铁为主的催化剂,在400~500 ℃和10~30 MPa的条 件下合成氨。
如果你是合成氨工厂的厂长,你对合成氨生产有何要求? 提示：合成氨工业要求:①反应要有较大的反应速率;②要最大 限度地提高平衡混合物中NH3的含量。
一二
一、自然界中氮的循环 1.自然界中氮的循环图
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氮的循环一二自主预习 Nhomakorabea合作探究
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2.自然界中氮的循环途径
在自然界中,大豆、蚕豆等豆科植物根部的根瘤菌能把空气中的
氮气转变为硝酸盐等含氮的化合物。植物的根从土壤中吸收的铵
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二、合成氨的反应原理 1.合成氨的实验装置如下图
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看到润湿的pH试纸变蓝色。
2.用氢气和氮气合成氨的化学方程式是N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),合成氨反应是一个可逆、放热、气体分子总数减小的反 应。
从化学平衡的角度 分析
有利于提高转化率 降低温度 增大压强
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2.合成氨的适宜条件: (1)温度:400~500 ℃; (2)压强:10~30 MPa; (3)催化剂:铁触媒(400~500 ℃时,其活性最强)。
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下列转变过程中,属于人工固氮的是( )
A.N2
HNO3
B.NH3
HNO3
C.NH4Cl
NH3
D.N2
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答案：D
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④豆科植物的根瘤菌固氮
A.①②
B.②③ C.①④D.②④
解析：解题时要审清题意,注意元素化合价的变化。工业合成氨
的反应原理为:3H2+N2
2NH3;硝化细菌的硝化过程是将氨
或铵盐转化成硝酸盐;动物尸体的腐烂是从高分子有机氮到小分子
有机氮的过程;豆科植物的根瘤菌固氮过程是在固氮酶的作用下,
将氮气转化为氮的化合物。
1.从化学反应速率和化学平衡角度考虑,压强越大越有利于合成 氨,为什么我国目前一般采用10~30 MPa的条件?
答案：我国目前一般采用这一压强条件是由于压强越大,动力消 耗、设备要求加大,生产成本越高,从综合经济效益角度考虑,不宜 采用过高的压强。
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一、氮的存在和固定 1.存在 (1)农作物需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。含氮化合物还用于制造染料、人造纤维、油 漆、炸药等。 (2)地壳中含氮量为0.04%,大气中氮气占空气体积的78%。 2.氮的固定 (1)定义: 氮的固定指的是将游离态氮转化为化合态氮的方法。 (2)分类:
二、合成氨条件的选择 1.合成氨的反应特点,从反应速率、化学平衡的角度分析合成氨 条件选择的依据。
合成氨反应的特点 合成氨条件选择的依据
①典型的可逆反应, 从反应速率的角度分 通常状况下反应速 析
率小
有利于增大化学反应速
②正反应是放热反
提高反应温度
应 ③正反应是气体体
率 增大压强
积缩小的反应
使用催化剂