1、- 1 -1.2人工固氮技术合成氨学案 新人教版选修 2目标要求：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.了解合成氨生产的一般流程和反应原理、反应条件等。3.介绍合成氨，体现化工生产的过程，体现实验室研究与实际生产之间转化过程。学习过程：农作物需从土壤中摄取大量 ，必须施加氮肥。含氮化合物还用于制造 、 、 、 等。地壳中含氮量 ，大气中氮气占空气体积的 。氮的固定指的是 。一、合成氨的反应原理1. 如下图合成氨装置加热试管中的铁丝绒至红热后注入氢气和氮气的混合气体，可以看到湿 PH 试纸变 色2.用氢气和氮气合成氨的化学反应方程式是 ，属 _反应。3.工
2、业上，采用以 为主的催化剂，在 和_ Mpa 的条件下合成氨。4.思考与交流（1）合成氨中，催化剂的主要作用是什么？（2）合成氨的适宜条件是什么？（3）选择适宜生产条件的原则是什么？（4）合成氨生产时，为什么不采用尽可能高的压强？通常采用 10MPa300MPa 的压强？（5）实际生产中，为什么温度不能太高而采用适当高温（400 500 ）？- 2 -（6）在高温高压下，为什么还要使用催化剂？5. 请分析工业生产主要应考虑哪些问题？6. 使用催化剂的应注意哪些特点？二、合成氨的基本生产过程1、合成氨三个主要步骤是（1）造气 ；（写出化学方程式，下同）（2）净化 ；（3）合成 。2、 制备合成氨
3、的原料气（1）制取 N2：物理方法为将空气 ，蒸发分离出 。化学方法为碳在空气中燃烧，O 2充分反应后除去 CO2制取 。（2）制取 H2：用 和 高温反应制得主要反应 ， 。也可用 、 、 、 中的碳氢化合物与水蒸汽在催化剂作用下制备。主要反应 ， 。3. 原料气净化处理（1）原料气净化的原因是什么？（2）用稀氨水吸收 H2S 杂质 （3）使 CO 变成 CO2 （4）除去 CO2 （用 K2CO3吸收）4 将原料气合成氨与分离从合成塔出来的混合气体，氨气占总体积的 ，要把混合气体通过冷凝器 ，再导入液氨 。5 思考与交流（1） 化学工业上常使没有反应的物质分离出来重复使用的主要原因是什么？
4、（2） 谈谈合成氨工业中还可进行哪些联合生产或深加工？三、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 ，目前氢气主要通过不同的_ 态（煤和焦炭） 、态（石油提炼后的石脑油、重油） 、 态（天然气、焦炉气）可燃物为原料。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- 3 -（1）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，可用直接 法（选择性催化氧化） 、 法（用溶剂吸收浓缩） ，CO 2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有 、加压、 分解、 沉淀、 回炉等
5、方法。处理氨废水可用 的方法回收，也可用 治理。 课堂巩固提高 1、一定条件下，合成氨气反应达到平衡时，测得混合气体中氨气的体积分数为 20.0% ，与反应前的体积相比，反应后体积缩小的百分率是（ ）A16.7% B20.0% C80.0% D83.3%2、反应 2A（g） + B（g） 2C（g） ；H 0 。下列反应有利于生成 C 的是：（ ） A. 低温、低压 B. 低温、高压 C. 高温、高压 D. 高温、低压答案：C3、下列关于催化剂的说法，正确的是A催化剂能使不起反应的物质发生反应B在化学反应前后催化剂性质和质量都不改变C催化剂能改变化学反应速率D在化学反应过程中，催化剂质量和化学
6、性质都不变答案：B、D4、在密闭容器中，反应 3A2（g） 2A3（g）达到平衡，当升高温度后容器内混合气体总的物质的量减少，则逆反应是_反应（填“放热”或“吸热” ） ，升温前后容器内气体的原子总数_（填“增多” 、 “减少”或“不变” ） 。答案：放热、不变5、合成氨工业中，原料气（N 2、H 2及 CO、NH 3的混合气）在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜（1）溶液来吸收原料中的 CO，其反应是 323NCOAc)u(QCOAc)u(3（1）必须除去原料气中 CO 的原因是_。（2）醋酸二氨合铜（1）吸收 CO 的生产适宜条件是_。（3）吸收 CO 后的醋酸铜氨液经过适当处理又可再生，恢复其吸收 CO 的能力以循环使用，醋酸铜氨液再生的生产适宜条件是_。答案：（1）CO 可引起催化剂（铁触媒）的中毒，故要除去。（2）题给信息方程式是一个气体体积减小的放热反应，为使醋酸二氨合铜（I）更好的吸收CO，即平衡向正反应方向移动，适宜条件应是低温、加压。（3）醋酸铜氨液再生，即平衡向逆反应方向移动，适宜的条件应是高温、低压。
