資源簡(jiǎn)介

化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控
教材分析
《化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控》選自人教版選擇性必修1 第二章第四節(jié)，是以合成氨為素材對(duì)該章節(jié)中化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向這三個(gè)基礎(chǔ)板塊的綜合運(yùn)用。“化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控”在教科書(shū)的內(nèi)容呈現(xiàn)為：以工業(yè)合成氨的反應(yīng)為例，從化學(xué)反應(yīng)速度、化學(xué)平衡角度對(duì)合成氨反應(yīng)進(jìn)行綜合分析，選擇工業(yè)合成氨反應(yīng)的適宜條件。本節(jié)教學(xué)內(nèi)容不僅可以加深學(xué)生理解外界條件溫度、壓強(qiáng)、濃度等因素對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響，而且引導(dǎo)學(xué)生建立化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中調(diào)控反應(yīng)的基本模型，并遷移應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)硫酸。在學(xué)科價(jià)值理解層面上，使學(xué)生意識(shí)到化學(xué)知識(shí)在生產(chǎn)、生活和科研中的重要作用；同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合的素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任感。
學(xué)情分析
學(xué)生通過(guò)本章前三節(jié)的學(xué)習(xí)，已經(jīng)掌握了化學(xué)反應(yīng)方向的判斷，討論了化學(xué)反應(yīng)速率及其影響因素以及化學(xué)平衡移動(dòng)原理等，具有了相應(yīng)的知識(shí)基礎(chǔ)，但這部分知識(shí)比較抽象，學(xué)生理解起來(lái)比較困難。化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控以工業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)例——合成氨為例，運(yùn)用化學(xué)原理性知識(shí)，理論分析合成氨的適宜條件，再結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，考慮設(shè)備制造、成本核算、操作安全、經(jīng)濟(jì)效益等多方面因素，使學(xué)生形成運(yùn)用化學(xué)原理知識(shí)調(diào)控化學(xué)反應(yīng)的一般思路。以此，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，調(diào)動(dòng)積極性，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣。
教學(xué)重難點(diǎn)
重點(diǎn)：化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡兩大角度探究工業(yè)合成氨反應(yīng)的適宜條件。
難點(diǎn)：構(gòu)建化工生產(chǎn)中調(diào)控反應(yīng)的認(rèn)知思路模型
教學(xué)目標(biāo)
1.在工業(yè)合成氨適宜條件的分析中，形成多角度分析化學(xué)反應(yīng)的思路，體會(huì)化學(xué)反應(yīng)中的平衡思想。
2.通過(guò)構(gòu)建化工生產(chǎn)中調(diào)控反應(yīng)的認(rèn)知思路模型，提高學(xué)生解決化工生產(chǎn)問(wèn)題的能力。
3.通過(guò)工業(yè)合成氨適宜條件的選擇和優(yōu)化，認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的綜合調(diào)控在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中的重要作用，體會(huì)化學(xué)對(duì)人類(lèi)的進(jìn)步與發(fā)展所做的貢獻(xiàn)，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。
教學(xué)流程
教學(xué)過(guò)程
環(huán)節(jié) 教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖
新課引入 【引入】生活中為了滅火可以隔離可燃物、隔絕空氣或降低溫度等措施；為了延長(zhǎng)食物儲(chǔ)存時(shí)間也可以將他們保存在冰箱中。在化學(xué)反應(yīng)中，也存在著類(lèi)似的調(diào)控過(guò)程，下面以合成氨為例，研究化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控 聽(tīng)講 從生活例子引入，激起學(xué)生興趣
合成氨反應(yīng)條件原理分析 【敘述】合成氨反應(yīng)原理 N2(g)+3H2(g)→2NH3(g)ΔH=-92.2 kJ·mol-1。 反應(yīng)特點(diǎn) —自發(fā)性：常溫自發(fā) —可逆性:反應(yīng)為可逆反應(yīng)
—體積變化:正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)
—焓變:ΔH<0 【問(wèn)】根據(jù)合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)，應(yīng)如何選擇反應(yīng)條件，以增大合成氨的反應(yīng)速率、提高平衡混合物中氨的含量？ 【問(wèn)】分析表2-2中數(shù)據(jù)，結(jié)合合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)，討論應(yīng)如何選擇反應(yīng)條件，以增大合成氨的反應(yīng)速率、提高平衡混合物中氨的含量。 增大反應(yīng)物濃度、升溫、升壓、催化劑 小組討論 根據(jù)教材上合成氨的條件表格，引導(dǎo)學(xué)生自主從理論上發(fā)現(xiàn)合成氨反應(yīng)最佳條件的選擇，再通過(guò)現(xiàn)實(shí)中合成氨條件選擇，提高學(xué)生對(duì)工業(yè)合成的了解
工業(yè)合成氨的適宜條件 【敘述】從壓強(qiáng)角度來(lái)分析 【問(wèn)】合成氨時(shí)壓強(qiáng)越大越好,為何不采用比30 MPa更大的壓強(qiáng) 【問(wèn)】從溫度角度分析：合成氨采用低溫時(shí)可提高轉(zhuǎn)化率,但為何未采用更低的溫度 【敘述】從催化劑角度分析：目前，合成氨工業(yè)中普遍使用的是以鐵為主體的多成分催化劑，又稱(chēng)鐵觸媒。鐵觸媒在500℃左右時(shí)的活性最大，這也是合成氨一般選擇400—500℃進(jìn)行的重要原因。從濃度角度分析：采取迅速冷卻的方法，使氣態(tài)氨變成液氨后及時(shí)從平衡混合物中分離出去，以促使化學(xué)平衡向生成NH3的方向移動(dòng)。此外，如果讓N2和H2的混合氣體只一次通過(guò)合成塔發(fā)生反應(yīng)也是很不經(jīng)濟(jì)的，應(yīng)將NH3分離后的原料氣循環(huán)使用，并及時(shí)補(bǔ)充N(xiāo)2和H2,使反應(yīng)物保持一定的濃度，以利于合成氨反應(yīng)。 【過(guò)渡】在真正的工藝合成氨的流程中，涉及到的知識(shí)更多，必要要考慮方方面面的知識(shí)。比如：（1）考慮參加反應(yīng)的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)等本身因素。 (2)考慮影響化學(xué)反應(yīng)速率和平衡的溫度、壓強(qiáng)、濃度、催化劑等反應(yīng)條件。 (3)選擇適宜的生產(chǎn)條件還要考慮設(shè)備條件、安全操作、 經(jīng)濟(jì)成本等情況。 (4) 選擇適宜的生產(chǎn)條件還要考慮環(huán)境保護(hù)及社會(huì)效益等方面的規(guī)定和要求 【小結(jié)】工業(yè)合成氨的適宜條件 【練習(xí)】 壓強(qiáng)越大,對(duì)材料的強(qiáng)度和設(shè)備的制造要求也越高,需要的動(dòng)力也越大,這會(huì)加大生產(chǎn)投資,可能降低綜合經(jīng)濟(jì)效益。 溫度太低,反應(yīng)速率太小,達(dá)到平衡所需的時(shí)間變長(zhǎng),不經(jīng)濟(jì)。另外,合成氨所需的催化劑鐵觸媒的活性在500 ℃左右活性最大。
科學(xué)史料 【視頻】哈伯合成氨視頻 觀看視頻 培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任
板書(shū)設(shè)計(jì)
工藝流程合成氨
影響因素：濃度、壓強(qiáng)、溫度、催化劑
適宜條件選擇

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