2017人教版高中化学选修2第4课时《合成氨的基本生产过程和合成氨工业的发展》word导学案.docVIP

第4课时? 合成氨的基本生产过程和合成氨工业的发展 学案 【学习目标】 1.了解合成氨生产的一般流程和反应原理、反应条件。 2.了解实验研究与实际生产之间的转化。 3.了解合成氨的发展 4.了解合成氨工业的三废处理。 【重点难点】 1.合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义 2.利用所学的化学反应速率和化学平衡理论解释合成氨中的相关问题。 课前预习 【情景材料】在让合成氨的工艺走出实验室实验工业化学生产的过程中，德国化学工程师博施作出了重大贡献，他经过大量试验，找到较为理想的铁催化剂，设计并建造了能够耐高温、高压的合成氨装置。1910年，德国建立了世界上第一座合成氨试验厂，1913年，又建立了生产规模的合成氨厂。从此以后，合成氨工业便迅速发展起来。工业上是如何合成氨的？ 【预习内容】 根据教材有关内容填写下列空白： 一、合成氨的基本生产过程 合成氨的基本生产过程主要包括三个步骤： 、 、 。 1.原料气的制备 (1)氮气的制备 ①物理方法： ②化学方法：将空气中的氧气与 作用生成 ，再除去 。 (2)氢气的制备 ①碳与水蒸气的反应，用方程式表示为： 。 ②水蒸气与碳氢化合物的反应，用方程式表示为： ， 。 2.原料气的净化 (1)含义：原料气的净化是指 ，目的是 。 (2)净化方法 ①H2S的除去，用方程式表示为： ； ②CO的除去，用方程式表示为： ； ③CO2的除去，用方程式表示为： 。 3.氨的合成与分离 (1)氨的合成：将净化后的原料气加压送进 ，在适宜条件下充分反应制取氨。 (2)从合成塔出来的混合气体，其中氨气占总体积的15%，要把混合气体通过 使氨液化，再导入 。 二、合成氨工业的发展 1.原料及原料气的净化 原料气之一的氮气来自 ，现在氢气主要通过不同的 态可燃物（煤和焦炭）、 态可燃物（石油提炼后的石脑油、重油）、 态可燃物（天然气、焦炉气）为原料。 2.催化剂的改进 多年来一直用 作催化剂，目前有采用 为基础活性物质的新型催化剂。 3.环境保护 (l)废渣：可用作 的原料。 (2)废气：主要是 和 等有害气体，对H2S的处理，先后采用直接 法（选择性催化氧化）、 法（用溶剂吸收浓缩，CO2也可用来生产 和 等。 (3)废液：主要是含 和含 的污水，处理含氰化物主要用 、加压 、 分解、 、沉淀、 回炉等方法；处理氨废水可用 的方法回收氨气，也可用治理。 预习内容答案 一、造气(制备合成氨的原料气)；净化(原料气净化处理)； 合成(使原料气进行化学反应合成氨)。 1.液态空气 液氮 液氧 碳 二氧化碳 二氧化碳 C＋H2Oeq \o(=====,\s\up15(高温))CO＋H2 CH4＋H2Oeq \o(=====,\s\up15(高温))3H2＋CO CH4＋H2Oeq \o(=====,\s\up15(高温),\s\do15(催化剂))4H2＋CO2 2.除去原料中杂质的过程 防止催化剂中毒 H2S＋NH3·H2O===NH4HS＋H2O CO＋H2Oeq \o(=====,\s\up15(催化剂),\s\do10(△))CO2＋H2 K2CO3＋CO2＋H2O=2KHCO3 3.合成塔 冷凝器 液氨贮罐 二、1．空气 固 液 气 2．磁铁矿 钌 3．(1)建材和肥料 (2) H2S CO2 氧化 循环 尿素 碳铵 (3)氰化物 氨 生化 水解 氧化 化学 反吹 蒸馏 离子交换法 堂中互动 【问题探究1】合成氨的原料气是如何制备的？ 【教师点拨】原料制备路线的选择，应综合考虑资源、工艺、能耗、成本、环境等重要因从素。 分析解答: 制备合成氨的原料气 氮气：合成氨所需要的氮气都取自空气。从空气中制取氮气通常有两种方法：一是将空气液化后蒸发分离