第一章合成氨教学设计

百度文库第一章合成氨教学设计一、教材分析和教学设想本章内容包括化学反应的方向、限度、速率和化学反应条件的优化四部分内容。前三节教材内容安排的是化学反应的方向和限度，化学反应速率的知识， 分别从化学热力学角度介绍化学反应方向的判据以及浓度、温度等外界条件对化学平衡的影响，从化学动力学角度介绍影响化学反应速率的因素并进行定量研究和理性分析。而在实际生产中，从化学热力学角度实现高转达化率所需的条件往往与从化学动力学角度实现高速率所需的条件相互矛盾。 为了以较高速率获得较好的转化率，人们通常对这两方面的研究结果进行综合分析， 即进行反应条件的优化。 本节内容就是对前两部分知识的综合应用，以工业合成氨为例探究化学反应条件优化的选择方法，体现化学反应的方向、限度、速率等理论在优化选择化学反应条件方面的作用， 使学生了解化学理论的学习对生产实际的指导作用。本节课的教学设想为：在教学过程中，为学生提供关于合成氨反应的热力学、动力学实验数据，使他们能够利用这些资料就合成氨反应的热力学、动力学问题分别展开讨论， 初步尝试利用理论分析化工生产中的实际问题，引导学生考虑合成氨生产中动力、设备、材料生产效率等因素；再结合生产中的数据向学生介绍合成氨的实际生产条件， 对合成氨的适宜条件进行选择，使他们在解决实际问题的过程中提升对化学反应的价值的认识；课堂中通过“动手”“动脑”“动口”等师生互动的方法来完成教与学的任务，达成教与学的目标。二、教学设计思路1百度文库三、教案课题化学反应条件的优化合成氨授课人杨薇知识与技能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。过程与方法教学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， 结目标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。情感态度与价值观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。重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难点教学讲授法、小组讨论法方法教学电脑、白板用具教学教师活动预设学生活动预期设计意图过 程2百度文库【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N2引入新课，激和 H2 合成 NH3，但直到 1913 年才建成发兴趣。了大型合成氨厂。合成氨的工业化生产经历了如此漫长的发展过程。今天我们来学习工业合成氨生产条件的选新择。回答：降低成本，提高课【板书】化学反应条件的优化工产品产量和质量引业合成氨通过事例分入【过渡】 现在工厂合成氨气，应怎样讨论后回答：选择生产选择生产条件呢？析指出本节条件的目的是加快速【设问】利用化学反应速率和化学平重点及学习率，提高产率。选择生衡移动知识，从生产目的、选择的依方法，明确学产条件的依据为外界条据和原则角度考虑这个问题，选择生生的学习方件对化学反应速率和化产条件的目的是什么？选择生产条件学平衡影响向的依据是什么？为讨论合成学生讨论分析反应特判断点：氨适宜生产条件做准备。合成【交流研讨】合成氨反应是一个可合成氨反应为放热、气氨反逆反应： N(g)+3H (g)2NH(g) 已使学生体会态物质系数减少的可逆223一般的研究应能知 298K 时， H=mol-1反应。思路：第一步否自 S=K-1 mol-1 H-TS是进行化学发进请根据正反应的焓变和熵变分析298K= mol-1 -298K热力学分析。行下合成氨反应能否自发进行。（ K-1 mol-1 ） 0先判断反应298K 时，合成氨反应是可以自发进行的。的方向，再利用平衡移动【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，分析什么条件有利于氨的合成？学生讨论回答：【板书】一、合成氨反应的限度降低温度、增大压强有合成利于化学平衡向生成氨氨反【讲述】如图2-4-3 所示，在不同反原理分析如的方向移动； N、H 的体22应的应温度、压强下反应达平衡时，平衡何提高氨的积比为 1：3 时平衡混合限度混合物中氨含量的测定结果与上述理产量。物中氨的含量最高。论分析结果一致。学生观看图 2-4-3进行进一步研究发现，在一定的温度、压分析。强下，反应物氮气、氢气的体积比为1： 3 时平衡混合物中氨的含量最高。3百度文库【过渡】在寻找最佳的生产条件时，除了考虑反应的限度时，还需要研究采取哪些措施来提高化学反应速率。【板书】二、合成氨反应的速率【交流研讨】1、结合影响反应速率的因素，思考什么条件能提高合成氨反应的速率？合成2、实验表明，在特定条件下，合成氨氨反反应的速率与参与反应的物质的浓度应的的关系为 v =kc(N 2)(H 2)c -1 (NH3)速率请你根据关系式分析：各物质的浓度对反应速率有哪些影响？可以采取哪些措施来提高反应速率？3、请你根据下表所给的数据分析催化剂对合成氨反应速率的影响：【补充】除此之外，温度对合成氨反应的速率也有显著影响：温度越高，反应进行得越快。【板书】三、合成氨的适宜条件【交流研讨】根据合成氨反应的特结合点，应分别采取什么措施提高反应的生产平衡转化率和反应速率？请将你的建实际议填入下表。选择在合成氨生产中，达到高转化率与高合成反应速率所需要的条件有时是相互矛氨的盾的。由理论分析再结合生产实际（高适宜压对设备材质、加工制造的要求和所条件需能耗多少、温度对催化剂活性的影响等）讨论：既然降低温度有利于学生分析回答：1、升高温度增大压强增大反应物浓度使用催化剂2、增大 N2、H2 浓度，将氨及时从混合气中分离出去3、分析下表所给的数据使用催化剂可使合成氨反应的速率提高上万亿倍。表 2-4-1学生讨论后完成下表外界条使 NH3 生产件的多平衡分析压强高压温度低温催化剂无影响反应物增大浓度生成物减小浓度让学生从整体上对影响化学反应速率的各种影响进行定性分析。使 NH3 生产的快速率分析高压高温使用增大减小4百度文库平衡向生成氨的方向移动，那么生产中是否温度越低越好？既然增大压强既可提高反应速率，又可提高氨的产量，那么在合成氨工复习、整理关于化学反业中压强是否越大越好？应的方向、限度和速率【讲述】因此，选择合成氨的条件时，的理论知识并查阅资既不能片面地追求高转化率，也不能料回答：只追求高反应速率，应该寻找以较高低温虽然有利于平的反应速率获得适当平衡转化率的反衡向生成氨的方向移应条件。此外，还应该考虑原料的价动，但低温时反应速率格、未转化的合成气的循环使用、反低，所以生产中温度不应热的综合利用等问题。是越低越好。 考虑到催【总结】合成氨的适宜条件：化剂活性，应选择适宜选择铁做催化剂； 反应温度在700K 左的温度。右；根据反应器可使用的钢材质量及虽然增大压强既可综合指标来选择压强，大致分为低压提高反应速率， 又可提（1 107Pa）、中压（ 2107高氨的产量， 但是我们107Pa）和高压（ 107 1108Pa）三应该考虑到反应器材种类型； n(N2) ： n(H2)=1 ：。质及综合指标来选择压强，并非是越大越好。【板书】合成氨的生产流程11（1）原料气的制备 N 2 来自空气， H2来422自水中 CH+H O=CO+3H合成学生认真听讲， 观看课CO+H2O=CO2+H2氨的本合成氨工艺生产流(2) 净化 消除造气过程中夹带着的杂生产程图。质，防止催化剂中毒。流程（3）合成氨【知识拓展】简单介绍我国合成氨工业的发展情况。【知识前沿】化学模拟生物固氮学生听讲，思考。根瘤菌，固氨。常温常压下进行。成本低、转化率高、效率高。模拟的功能，把的功能原理用于工业通过交流研讨使学生体会这是用理论解决实际总是的一个重要步骤，需要综合评价热力学与动力学的研究结果，还必须考虑实际工艺技术等各方面因素。归纳出合成氨生产的适宜条件，引导思考的方向，结合生产数据介绍合成氨实际生产条件，使学生在解决实际总是的过程中进一步加深对所学理论的理解。加深学生对化工生产的了解。让学生了解我国合成氨工业发展历程，目前我国合成氨工业从生产能力和产量上都位居世界前列，对他们进行情感态度与价值观教育。让学生了解科学前沿和科技发展动态。5百度文库生产，借以改善现有的并创造崭新的工艺过程。课堂结合理论依据和生产实际，适宜的合成氨条件为：小结铁催化剂， 700K，根据反应器选择压强，n(N2) ：n(H2)=1 ：【大屏幕】 1、氨的合成反应，生产中采用的适宜条件是（）。A、低温、高压、适当的催化剂B、高温、常压C、尽可能高温、高压D、适当的温度、适当的高压、适宜催学生分析解课堂化剂学生思考、回答答，进一步加练习2、在合成氨工业中， 为增加氨的日产1、选 D深了本节课的量，下列变化过程中不能使平衡向右2、选 B理论和认识。移动的是（）A 、不断将氨分离出来B 、使用催化剂C 、采用 5000C左右的温度77D 、采用 2 10 5 10 Pa 的压强板书设计：第 4 节化学反应条件的优化工业合成氨一、合成氨反应的限度有利于化学平衡向生成氨的方向移动的影响因素：降低温度、增大压强、n(N2) ：n(H2)=1： 3二、合成氨反应的速率有利于加快生成氨速率的影响因素：升高温度、增大压强、使用催化剂、增大反应物浓度、减小生成物浓度。三、合成氨的适宜条件结合生产实际，适宜的合成氨条件为：铁催化剂， 700K，根据反应器选择压强，n(N2) ：n(H2)=1 ：课后反思：本节课的教学环节的设计较为合理，教学方法较为得当，课堂互动效果较好，三维目标基本落实，但也有所失。本节课为学生提供了关于合成氨反应的热力学、动力学实验数据，学生就合成氨反应的热力学、动力学问题分别进行讨论得出相应结论。“交流研讨”的环节学生进行得较为充分，不仅使学生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，也使学生了解应用化学反应原理分析化工生产条件的思路和方法。在理论分析基础上，结合生产实际选择合成氨的适宜条件，引导学生综合考虑合成氨生产中动力、设备、材料生产效率等因素，使学生认识化学反应原理在工业生产中的重要作用，提升学生对化学反应的价值认识，从而赞赏化学科学对个人生活和社会发展的贡献。此环节中也有没有处理好的地方。合成氨适宜条件的选择是一个综合性很强的问题，应引导和指导学生在课堂上进行充分、有效的讨论。但可能学生在课前没进行充分的预习和准备工作，课堂上，学生没有足够的知识铺垫来进行讨论。6百度文库通过对化学反应条件的优化工业合成氨一课的全面反思，我认识到要善于处理好教学中知识传授与能力培养的关系，巧妙地创设能引导学生主动参与的活动及情境，让学生在实践中学习，才能不断地激发学生的学习积极性与主动性，既培养学生的学习兴趣，又培养学生思维能力、想象力和创新精神，使每个学生的身心都能得到充分的发展。在今后的教学中，我会通过不断地反思来提高自己的教学水平和创新能力。7