高中化学《工业合成氨》优质课教学设计、教案
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。
```
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。
工业合成氨教学案
文登天福山中学高二化学备课组学案新授第二章第四节化学反应条件的优化－工业合成氨导学案【学习目标】1. 明白工业生产条件选择的依据和原理2. 知道合成氨原理，逐步学会用化学平衡和化学反应速率的有关知识选择合成氨的条件。
【重点、难点】工业合成氨条件的选择过程【自主学习】（一）合成氨的工业生产：1. 反应特点：N2（g）＋3H2（g ）2NH3（g）________反应，正向△H______0，正向△n（g）______02. 反应的自发性和限度【算一算】已知在298K时，合成氨反应的△H＝－92.2kJ·mol－1，△S＝－198.2J·K－1·mol－1计算该反应在298K时能否自发进行（二）选取合适的反应条件的依据1. 从可逆性、反应前后气体的体积变化、焓变三个角度分析化学反应的特点。
2. 据反应特点具体分析外界条件对速率和平衡的影响，从速率和平衡的角度进行综合分析，再充分考虑实际情况，选出适宜的外界条件。
浓度：温度：压强：催化剂：3. 各种外界条件对速率和平衡的具体影响：（1）压强：温度一定时，增大混合气体的压强对合成氨的速率和平衡都有利，但压强越大需要的动力越大，对材料和设备的制造要求越高，一般采用2×107~5×107Pa（2）温度：从平衡的角度考虑，合成氨低温有利，但是温度过低反应速率很慢，需要很长时间才能达到平衡，很不经济，所以实际生产中，采用700K左右的适宜温度（在此温度时催化剂的活性最大）。
（3）催化剂：为了加快反应速率，采用以铁为主的铁催化剂。
（4）浓度：不断的补充氢气和氮气，及时的分离出氨气。
4. 合成氨的适宜条件：500℃、铁触媒、2×107~5×107Pa；原料气循环操作过程；N2与H2浓度比约为1∶2.8【总结】：1、合成氨反应有何特点？2、工业合成氨的适宜条件有哪些？【自我检测】1、有平衡体系CO（g）＋2H2（g ）CH3OH（g），△H＜0。
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》教学设计
《化学反应条件的优化-工业合成氨》教学设计《化学反应条件的优化——工业合成氨》教学设计蒙城第一中学刘文永【三维目标】知识与技能：1．能从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；过程与方法：学会对数据、图像的分析处理能力情感态度与价值观：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。
【教学过程】【第一部分】创设情境，激发兴趣【疯狂猜图】通过图片及关键词猜测与合成氨发展有关的化学家（勒夏特列和能斯特），找寻研究失败原因，亲自动手算一算课本交流研讨，观察合成氨反应思考以下问题：N 2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 。
已知298K时：△H = -92.2 kJ·mol-1，△S = -198.2 J·K-1·mol-1，感受科学家的研究过程。
继续猜测哈伯的图片，引入工业合成氨的条件选择。
【第二部分】交流研讨，自主探究【思考】假如你是一个化工厂的老板，对工业生产你主要应考虑哪些问题？【回答】经济效益和社会效益：原料的利用率高→增大化学反应限度；单位时间内产率高→增大化学反应速率；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【复习】影响化学反应速率和化学平衡的重要因素有哪些?一、合成氨反应的限度通过对图像分析，思考投料比为多少最合适；通过对表格分析，思考温度、压强对产率的影响二、合成氨反应的速率【思考】什么条件能使氨生成快？(升高温度；增大压强；增大反应物浓度；使用催化剂)三、合成氨的适宜条件讨论【思考】1、需要高压，压强能否无限增大？2、温度产生矛盾，究竟应该以什么为温度的参照标准？3、实际生产过程中为什么采用1:2.8的投料比？【投影】铁触媒的催化能力与温度图像，分析催化剂特点【思考】即使在500℃和30MPa时，合成氨平衡混合物中NH3的体积分数也只有26.4%，转化率仍不够大，还可采取什么办法？（引导出循环利用）【展现成果】【小结】关于工业化生产条件的优化：（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。
《氨的工业合成》教案1
《氨的工业合成》教案1《氨的工业合成》教案●课标要求1．了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义。
2．认识催化剂的研制对促进化学工业发展的重大意义。
●课标解读1.能根据合成氨反应的特点，依据勒·夏特列原理选择适合氨合成的反应条件。
2．明确合成氨工业流程以及各设备的作用或反应原理。
●教学地位合成氨工业是《课程标准》中明确要求的内容，也是高考的高频考点，尤其是化学平衡移动原理在合成氨反应中的应用。
合成氨适宜条件的选择、工艺流程中各环节的操作等更是高考的热点。
●新课导入建议●教学流程设计课前预习安排：看教材P6－10，填写[课前自主导学]，并完成[思考交流]。
?步骤1：导入新课，本课时教学地位分析。
?步骤2：建议对[思考交流]进行提问，反馈学生预习效果。
?步骤3：师生互动完成探究1，可利用[问题导思]①、②、③的设问作为主线。
步骤7：通过[例2]和教材P8－10“如何获得大量廉价的原料气”讲解研析，对“探究2、合成氨的生产工艺及原料气的制备”中注意的问题进行总结。
?步骤6：师生互动完成“探究2”，利用[问题导思]①、②、③的设问作为主线。
?步骤5：指导学生自主完成[变式训练1]和[当堂双基达标]第1、2、5题。
?步骤4：通过[例1]和教材P6－8“探究合成氨的最佳条件”的讲解研析，对“探究1、合成氨条件的选择”中注意的问题进行总结。
步骤8：指导学生自主完成[变式训练2]和[当堂双基达标]中的3、4题。
?步骤9：引导学生自主总结本课时知识框架，然后对照[课堂小结]。
安排课下作业完成[课后知能检测]。
1.2232．合成氨反应的特点：(1)可逆反应；(2)放热反应；(3)气体总体积缩小的反应。
3．合成氨最佳条件的选择(1)理论分析从化学反应速率的角度看，升温、加压以及使用催化剂都可以使合成氨的化学反应速率增大。
从化学平衡的角度看，平衡混合气中氨的含量随着温度的升高而降低，随压强的增大而提高。
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第四节化学反应条件的优化——工业合成氨
【教材分析】
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。
本节教材体现了化学反应速率和化学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，也可进一步加深对所学理论的理解。
通过本节课的学习，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；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。
【学情分析】
学生通过对前两节的学习，已经掌握了反应方向的判断，温度、浓度等外界条件对化学平衡的影响和影响化学反应速率的因素，具有了相应的知识基础。
学生刚刚学完这部分内容感觉比较抽象，不容易理解，在学习过程中需要老师去引导，循序渐进，在复习基础知识的基础上，讨论合成氨反应的特点，从而探讨出工业生产所需的合适条件。
但对于如何处理从化学热力学角度实现高转化率所需的条件与从动力学角度实现高速率所需的条件的矛盾以及实际生产中还要考虑成本、经济效益的等多方面因素存在疑问。
【教学目标】
知识与技能：
1. 应用化学反应速率和化学平衡原理，学会理论联系实际选择合成氨生产的适宜条件。
过程与方法：
1.通过理论联系实际的过程，认识化学反应原理在化工生产中的重要作用。
2.通过体验合成氨条件的选择和优化的过程，培养分析推理能力。
情感态度与价值观：
1.感悟化学原理对生产实践的指导作用，并懂得一定的辩证思维和逻辑思维
2.通过体检发现矛盾、解决矛盾的过程，激发探索科学的学习热情。
【重点难点和难点】
1.合成氨适宜条件的选择
2.化学反应原理应用与生产实际综合因素的分析。
【教学方法】启发式教学法、小组讨论法
【教学手段】多媒体，学案导学
【教学过程】
【情景引入】介绍工业合成氨的历史背景以及在合成
氨过程中做出突出贡献的两位科学家哈伯与博施， 提出问题：科学家哈伯是如何寻找合成氨的条件的博施又是怎样实现工业合成氨的？这节课我们就追逐着这些科学家的足迹，了解工业合成氨的历程。
【投影】19 世纪英国物理学家克鲁克斯发出了“向空气中要氮肥”的号召，两位科学家的介绍。
【过渡】首先让我们感受一下科学家哈伯的研究过程。
【环节一】哈伯-实验室中合成氨的条件
N 2(g) + 3H 2(g) 2NH 3(g)，氨中含有氮氢两
种元素，空气中含有大量的氮气，科学家们设想利用氮气和氢气合成氨气。
那么一个反应设计出来，我们是不是马上就做实验呢？
【提问】该反应能不能发生？在什么条件下能更快更多的得到氨气？ 【交流·研讨】 1. 常温下，氮气和氢气有可能合成氨气吗？
2. 若想提高氨在平衡混合气中的含量，可以采取哪些措施？
3. 哪些措施能够加快氮气、氢气合成氨的反应速率请同学们根据所学的知识，以小组讨论的形式解决
学案中的这几个问题并进行汇报交流。
【归纳总结】对比合成氨的有利条件中哪些是一致的哪些是矛盾的，怎样解决？哈伯在实验摸索中还会
遇到哪些困难？
【讲述】当时哈伯的确遇到了很多困难，但是他没有
放弃，通过计算和实验摸索哈伯采用了 450℃的温
度，找到具有较高活性的金属锇作为催化剂，利用
工业压缩机提供了 2×107Pa 的压强在实验室中成
功合成了氨。
为工业合成氨的实现奠定了基础。
后人形象的把它称为“天使”-用空气制造出面包的圣人。
【过渡】哈伯的研究成果出来之后马上被德国最大的
化学工业公司买下。
委任当时也非常著名的化学工程
专家博施担任实现工业上合成氨的项目负责人。
那么如何将哈伯的研究成果转化成生产力？博施团队会遇到哪些困难呢？ 【环节二】博施-工业合成氨适宜的条件
【投影】展示 4 个资料，让学生感受实现工业合成氨
中遇到的困难，引导学生分析条件的优化
【任务】结合资料以及课本，找出工业合成氨的适宜
条件
【交流研讨】
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板书设计：
第4 节反应条件的优化
-工业合成氨
一、实验室合成氨
1.方向：自发进行
2.限度：降低温度，增大压强，增大反应物浓度，减小生成物浓度
3.速率：升高温度，增大压强，增大反应物浓度，减小生产物浓度
二、工业合成氨的适宜条件
1．压强适当高压，一般在1×107～1×108Pa
2.温度适宜温度，700K 左右
3.催化剂使用铁催化剂
4.浓度n(N2)：n(H2)=1：2.8，分离氨，未转化的N2 和H2 循环利用。