合成氨的工艺流程
闻 昊
设计思想:
【教材分析】
化学反应速率理论和勒夏特列原理(化学平衡移动原理)是中学化学研究化学动力学、化学热力学的重要理论。化学反应速率理论主要解决化学反应中的快慢问题,而勒夏特列原理主要研究化学反应中原料转化率的问题。在实际生产中,化学反应速率和原料的转化率需要同时考虑,此外还需要遵循绿色化学思想和成本节约等原则。所以,本节课在运用化学反应速率理论和勒夏特列原理的基础上,综合考虑其它实际情况,合理的选择合成氨的生产条件。将化学原理与生产生活实践相结合,是长期以来学生的薄弱所在。因此,本节课是化学理论与化工生产实际相结合的良好范例。
【学情分析】
学生在本章已学习了化学反应速率理论和勒夏特列原理相关知识,但这两个重要原理究竟有什么实际应用?在实际应用中是否完全遵循这两大原理?学生对此并不清楚。因此,本课以合成氨工业的条件选择为例,先运用所学原理选择反应条件,再通过小组讨论和实际数据的分析,认识到理论联系实际的辩证关系和重要性。
教学设计:
【教学目标】
1、能运用化学反应速率和勒夏特列原理等理论选择合成氨工业生产的适宜条件。
2、了解合成氨工艺的主要流程。
3、初步学会运用控制变量法辩证地分析工业生产数据。
4、感悟合成氨工业对人类发展的巨大贡献和绿色化学的原则在化工生产中的体现。
【教学重点、难点】
合成氨工业生产的反应条件及其选择依据。
【教学技术与学习资源的应用】
多媒体
【教学流程】

【板书设计】
合成氨的工艺流程
N2 + 3 H2
2 NH3
设计原则:
|
催化剂 |
温度 |
压强 |
浓度 |
1、反应速率快 |
√ |
↑ |
↑ |
↑ |
2、转化率高 |
— |
↓ |
↑ |
N2、H2循环 |
(原子利用率高)
3、生产成本低
4、能耗较低:热交换器(逆流)
5、其它
【课后反思】
本节课的设计意图在于,先运用所学化学反应速率和化学平衡移动的相关知识原理,感受所学知识在生活情境中的应用。在此基础上,由温度的两难入手初步感受辨证思想。再通过压强虽然对速率和转化率的影响一致,但在实际应用中需考虑成本和设备的承压能力为线索,理解实际应用的复杂性。
实际上课时,前期所花时间较预期的长,直接导致后期时间不足,仅讲完合成氨的工艺流程还未介绍合成塔的结构即已下课,于是只能对热交换器做随机处理:分析原料气与反应混合气的温度差,提出请同学们课后查询资料,看看如何利用这部分热量,作为收场。
书写方程式环节,有一位同学直接提出“工业制氨气的方程是:
N2 + 3 H2
2 NH3”,此时是否可以直接询问该同学:“你认为相对其它制取氨气的方式,你认为这种制取氨气的方式有何优势?”之后再继续询问:“除了这些原则外,工业生产还需要有哪些原则?”