工业合成氨条件优化与前景探讨.pdfVIP

第四节化学反应条件的优化

--工业合成氨

分析

本节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。

分为两部分：第一部分主要是通过讨论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，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，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

速率问题）还不行，还需要考虑如何最度地提高平衡混合物中的含量问题（化学

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，要求学生利用已学过

的知识，讨论为最度地提高平衡混合物中的含量所应采取的方法。

4.阅读图表实验数据印证理论：学生通过阅读表2－4的实验数据可知，应用平衡移动

原理得出的结论与的结果是完全一致的，这会大大提高学生的学习。

5.综合上面的讨论情况，同时综合考虑合成氨生产中动力、设备、材料等的实际情况，

具体地研究合成氨条件的选择问题。此外，要结合合成氨生产过程示意图，简单提及浓度对

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“合成氨工业发展前景”的教学

1.从合成氨工业的发展简况入手，以压强选择的变化为例，说明合成氨条件的选择是

与科技进步、动力、材料、设备等条件的改善紧密相联系的，并仍将随之而作相应的改变。

2.目前研究课题简介：结合简介，可向学生提出一些问题，启发学生思考，拓宽学生

的思路，使学生的科学方法得到训练，如研究催化剂的目的？新催化剂的研制成功，

使合成氨反应可在较低温度下进行，是否会减缓合成氨生产中对压强的要求而减少设备制造的

投资？等等。

配合目前研究课题的简介，编写有“化学模拟生物固氮”的阅读材料，可让学生

阅读，要求学生拓宽思路、设想甚至想象。

合成氨条件的选择

1.压强。增大压强，有利于的合成，但在实际市产中，压强不可能的增大，

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

采用的压强是。

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。综合

考虑各种因素，在实际生产上，采用500℃的温度，此时催化剂的活性最大。

3.