1、人教版高中化学选修人教版高中化学选修2配套精品配套精品 完整课件完整课件 化学与技术课程设计思想 以化学知识为基础，介绍化学在 自然资源开发利用、材料制造和工 农业生产中的应用，使学生能运用 知识对化学有关的一些技术问题做 出合理的分析，强化应用意识和实 践能力。 化学与技术模块的化学与技术模块的3个主题个主题： 主题主题1 化学与资源开发利用化学与资源开发利用 主题主题2 化学与材料的制造、应用化学与材料的制造、应用 主题主题3 化学与工农业生产化学与工农业生产 主题主题1 化学与资源开发利用化学与资源开发利用 开 发 利 用 开 发 利 用 化 学 与 资 源 化 学 与 资 源 化石燃料
2、化石燃料 海洋资源海洋资源 基 本 化 工 产 品基 本 化 工 产 品 废旧物资的再生与废旧物资的再生与 综合利用综合利用 主题主题2 化学与材料的制造、应用化学与材料的制造、应用 的 制 造 的 制 造 、 应 用 应 用 化 学 与 材 料 化 学 与 材 料 金属材料金属材料 无 机 非 金 属 材 料无 机 非 金 属 材 料 高 分 子 合 成 材 料高 分 子 合 成 材 料 新材料新材料 表面处理原理表面处理原理 发 展 方 向发 展 方 向 化 学 的 作 用化 学 的 作 用 主题主题3 化学与工农业生产化学与工农业生产 化 学 与 工 农 业 生 产 化 学 与 工 农
3、业 生 产 工 业 生 产工 业 生 产 农 业 生 产农 业 生 产 水处理水处理 合成氨合成氨 精细化工产品精细化工产品 化肥化肥 农药农药 生 长 调 节 剂生 长 调 节 剂 除莠剂除莠剂 化学与技术 技术发展的两种主要模式： 1.依靠偶然发现和实践经验的积累。如远古 时期的陶瓷、玻璃和少数金属及合金材料的冶炼 技术，人们不自觉地应用化学原理和化学过程。 2.以科学（化学）为基础的技术。在基本化 学品的生产、材料制造、能源开发、化肥、农药、 医药、染料的生产、环境保护等工农业生产的许 多领域，化学的原理和方法成为技术进步的核心 力量。 走进化学工业 化学与资源开发利用 化学与材料发展
4、化学与技术发展 化学与技术的体系 人类需要产品化学反应原理生产过程及其应用 线索 基本化工产品技术应用发展精细化工 过程中体现技术的发展和化 学对技术发展的促进作用 内容的相对独立性单元课题结构 走进化学工业 化学与资源开发利用 化学与材料的发展 化工生产过程中的基本问题化工生产过程中的基本问题 人工固氮技术合成氨人工固氮技术合成氨 纯碱的生产纯碱的生产 获取洁净的水获取洁净的水 海水的综合利用海水的综合利用 石油、煤和天然气的综合利用石油、煤和天然气的综合利用 无机非金属材料无机非金属材料 金属材料金属材料 高分子材料高分子材料 化肥和农药化肥和农药 表面活性剂表面活性剂 精细化学品精细化学
5、品 化学与技术的发展 单元 课题 内容的选择和呈现 以化学知识为基础，选取典型的化工生产 过程、典型化学产品的反应原理 以化学反应原理及其应用为重点，以化学 生产的基本问题（如原料及其综合利用、 反应条件的控制、对能量的利用、环境保 护等）为线索展开内容 重在认识化学在生产技术中的价值，而不 过多地追究技术细节和复杂的生产过程 第一章篇章 课题课题1 化工生产过程中的基本问题化工生产过程中的基本问题 课题课题2 人工固氮技术人工固氮技术合成氨合成氨 课题课题3 纯碱的生产纯碱的生产 化工生产过程中的基本问题化工生产过程中的基本问题 人工固氮技术合成氨人工固氮技术合成氨 纯碱的生产纯碱的生产 以
6、硫酸为例，介绍简单生产过程： 重要的基本化工产品 必修介绍了硫酸生产的简单原理 硫酸生产过程的典型性，涉及到化工 生产的基本问题，便于学生学习和讨 论 走进化学工业 进一步介绍合成氨，体现化工生产的过程 体现对所学知识的应用 体现实验室研究与实际生产之间转化过 程 纯碱的生产及发展过程 体现天然碱的生产与化工生产之间的联系 体现技术的发展过程 路布兰法索尔维法联合制碱法（候氏制碱） 第二、三单元 课题课题1 获取洁净的水获取洁净的水 课题课题2 海水的综合利用海水的综合利用 课题课题3 石油、煤和天然气的石油、煤和天然气的 综合利用综合利用 海水资源 重 水 镁 溴 盐 注重原理和方法 一碳化
7、工产品合成途径 课题课题1 无机非金属材料无机非金属材料 课题课题2 金属材料金属材料 课题课题3 高分子化合物与材料高分子化合物与材料 以材料发展顺序为线索 非金属材料金属材料高分子材料 传统材料新材料 与日常生活联系，并体现技术的发展 33、310 318、329、338 两种塑料加工成型示意图 第四章 课题课题1 化肥和农药化肥和农药 课题课题2 表面活性剂表面活性剂 精细化学品精细化学品 以化肥、农药和表面活性剂为例，体 现化学品在工业和农业生产中的广泛应 用。 为教学内容由大宗化学品转向精细化 学品作铺垫。 以肥皂、合成洗涤剂等表面活性剂为 例，介绍精细化学品的生产特点，进一 步说明
8、化学在技术进步中的促进作用。 教材的编写特点 体现基础性、时代性和选择性的要求体现基础性、时代性和选择性的要求 基础性主要体现在以必修模块化学1和化学 2为基础，学科知识的教学要求不超过“有机化 学基础”“化学反应原理”“物质结构与性质” 等选修模块。重在阐释实际生产过程的化学反 应原理，不过分追求生产技术细节，通过典型 化工、化工产品，使学生对化工生产过程有一 个基本认识，初步树立一些核心观念和技术创 新的意识，培养分析解决实际问题的能力。 时代性主要体现在贴近学生的生活、 关注社会的热点问题，反映科学技术发展的新 成果等。体现时代性，并不排斥经典与传统， 在介绍合成氨等经典化学生产时，更多
9、地考虑 尊重历史，突出技术创新对于经济、社会发展 的关键作用；在介绍新技术生产时，更多地考 虑开拓学生视野，并不断地提出问题，着力培 养学生的实践能力和创新精神。帮助学生认识 到，无论过去、现在和将来，化学与技术在解 决社会发展所面临的诸多问题中始终发挥着积 极而重要的作用。 揭示科学与技术的不同特点，培养学生解决揭示科学与技术的不同特点，培养学生解决 实际问题的能力实际问题的能力 本模块注意全面培养学生解决实际问题的意识和 能力。教材涉及化学以外的物理、生物、地理等 学科知识，体现技术应用的综合性；还涉及诸如 环境保护、经济、风险评估、利弊权衡等态度、 价值和决策有关的问题，体现技术实践的复
10、杂性 和多元化标准。通过思考和解决这些问题，有利 于学生对科学探究过程加深理解，也有利于培养 学生解决实际问题的能力。 例如，利用海洋化学资源的紧迫性和技术复杂性、 催化剂在高分子合成工业中的作用、如何合理地 选择金属防腐方法、分析评价几种补充土壤氮肥 的方案、如何获得优良的合成洗涤剂（分子结构 的修饰和合理配方）等。 科学与技术紧密相连、相互促进而又有各自不 同的特点。在本模块中有意地提示学生辩证地 看待科学、技术和社会的相互关系。例如，一 碳化学、生物质资源的开发研究有利于缓解化 石资源危机、C60等的研究可能会带来一系列 新的技术进步、扫描隧道显微镜（STM）拓展 化学研究手段、DDT等
11、含氯有机农药应用所引 起的风险等。 谢谢大家， 请提宝贵意见！ 人民教育出版社 化学室 电话： 01064016851 01064016633-6234 6634 6734 走进化学工业 课题课题1 化工生产过程中的化工生产过程中的 基本问题基本问题 硫酸的性质硫酸的性质 (1)物理性质物理性质：硫酸是一种无色硫酸是一种无色,难挥发难挥发,易溶于水易溶于水 的油状液体。的油状液体。 浓硫酸溶于水时会放出大量的热。因此浓硫酸溶于水时会放出大量的热。因此,稀释硫稀释硫 酸时应该把酸时应该把_倒到倒到_中中,并并_. (2)化学性质：化学性质： 浓硫酸具有酸性浓硫酸具有酸性,_性性,_性和性和_性性
12、. 浓硫酸浓硫酸 水水 不断搅拌不断搅拌 吸水吸水 脱水脱水 强氧化强氧化 复习回顾：复习回顾： 一、依据化学反应原理确定生产过一、依据化学反应原理确定生产过 程程 （一）硫酸工业生产的原理（一）硫酸工业生产的原理 思考： 1. 自然界中存在的含硫的物质有哪些自然界中存在的含硫的物质有哪些? 2. 这些物质能直接得到这些物质能直接得到H2SO4吗吗?若不能，那若不能，那 么要经过哪些中间产物才能变成硫酸么要经过哪些中间产物才能变成硫酸? 硫磺、黄铁矿（硫磺、黄铁矿（FeS2） （二）硫酸工业生产的原理（二）硫酸工业生产的原理 以硫磺为原料 第一步：造气 S (s)+ O2 (g) SO2(g)
13、 点燃 2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3(g) 催化剂催化剂 加加 热热 第二步：催化氧化 第三步：吸收 SO3(g)+ H2O(l) H2SO4(l) （二）硫酸工业生产的原理（二）硫酸工业生产的原理 以黄铁矿（FeS2）为原料 第一步：造气 2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3(g) 催化剂催化剂 加加 热热 第二步：催化氧化 第三步：吸收 SO3(g)+ H2O(l) H2SO4(l) 高高温温 4FeS2（s）+ 11O2 （g） 8SO 2（ （g）+ 2Fe2O3（s） 生产过程：造气 催化氧化 吸收 造气造气 制（制（SO2） 净化、干燥净化、干燥 催化反应室
14、催化反应室 400500 常压、催化剂常压、催化剂 吸收塔吸收塔 稀释室稀释室 贮存室贮存室 SO3 空气空气 SO2 发烟硫酸发烟硫酸 98%硫酸硫酸 98%硫酸硫酸 水水 （三）工业制硫酸的主要流程（三）工业制硫酸的主要流程 二、生产中原料的选择 1、硫酸生产中的三种原料：、硫酸生产中的三种原料： 硫磺或黄铁矿、空气、水硫磺或黄铁矿、空气、水 思考： （1）、为什么早期我国是以黄铁矿为原料制硫）、为什么早期我国是以黄铁矿为原料制硫 酸？酸？ 早期黄铁矿储存量比较大早期黄铁矿储存量比较大，而天然硫磺资源缺乏而天然硫磺资源缺乏， 又难以从国外购进又难以从国外购进，并且那时对环境保护不够重视并且
15、那时对环境保护不够重视。 （2）、为什么不主张用黄铁矿）、为什么不主张用黄铁矿(主要成分主要成分FeS2) 作为原料生产硫酸作为原料生产硫酸? 硫磺制硫酸比黄铁矿制硫酸生产流程短，设备简单，硫磺制硫酸比黄铁矿制硫酸生产流程短，设备简单， 三废治理量小，劳动生产率高，易于设备大型化，从三废治理量小，劳动生产率高，易于设备大型化，从 而降低成本。而降低成本。 硫酸生产反应式 S (s)+ O2 (g) SO2(g) 高高 温温 SO3(g)+ H2O(l) H2SO4(l) 第一步：第一步： 第二步：第二步： 第三步：第三步： 以硫磺为原料以硫磺为原料: 2SO2 (g) + O2 (g) 2SO
16、3(g) 催化剂催化剂 加加 热热 (造气造气) (催化氧化催化氧化) (吸收吸收) 工业中通常用工业中通常用98%的硫酸溶液代替水来吸收的硫酸溶液代替水来吸收SO3 想一想想一想: :从生产硫酸的原理看从生产硫酸的原理看, ,硫酸厂中的生硫酸厂中的生 产设备最少应分几部分产设备最少应分几部分? ? 2、工业生产硫酸的基本过程、工业生产硫酸的基本过程 沸腾炉沸腾炉 接触室接触室 吸收塔吸收塔 3、硫酸工业生产的三个主要设备、硫酸工业生产的三个主要设备 SO2 O2 沸腾炉沸腾炉 矿矿 渣渣 空气空气 思考：从沸思考：从沸 腾炉出来的腾炉出来的 SO2气体是否气体是否 纯净纯净？ 思考：黄铁矿思
17、考：黄铁矿 为什么要粉碎为什么要粉碎？ 为什么要通入为什么要通入 强大空气流强大空气流？ 粉碎黄铁矿是增粉碎黄铁矿是增 大矿石跟空气的接大矿石跟空气的接 触面积触面积，加快反应加快反应 速率并使之充分燃速率并使之充分燃 烧；烧； 通强大的空气流通强大的空气流 是为了使黄铁矿充是为了使黄铁矿充 分燃烧分燃烧，同时增大同时增大 廉价易得的反应物廉价易得的反应物 浓度浓度，可以是较贵可以是较贵 重的原料得以充分重的原料得以充分 利用利用。 不纯净不纯净，炉气炉气 中除中除SO2 还含还含 有有O 2 、N 2 、 H2O和一些杂和一些杂 质质。 接触室接触室 低温的低温的 SO2 、O2 思考：思考
18、：接触室中接触室中 热交换器的作用热交换器的作用 是什么是什么？从接触从接触 室出来的气体成室出来的气体成 分是什么分是什么？ 热交换器的作热交换器的作 用是在用是在SO2接触氧接触氧 化时化时，用放出的热用放出的热 来预热即将进入接来预热即将进入接 触室发生反应的触室发生反应的 SO2 和空气和空气，这样这样 可以充分利用热能可以充分利用热能， 节约燃料节约燃料。 吸收塔吸收塔 SO3 思考：思考：吸收吸收SO 3为什 为什 么不用水或稀硫酸么不用水或稀硫酸， 而要用而要用98.3%的浓硫酸的浓硫酸？ 浓硫酸为什么必须从浓硫酸为什么必须从 塔顶喷下塔顶喷下？ 因为用水或稀因为用水或稀H2SO
19、4溶溶 液做吸收剂容易形成酸雾液做吸收剂容易形成酸雾 且吸收速率慢；且吸收速率慢； 液体由上向下流液体由上向下流，气体气体 由下向上升由下向上升，两者在逆流两者在逆流 过程中充分反应过程中充分反应。 三、生产中反应条件的控制三、生产中反应条件的控制 复习回顾：复习回顾： 1、影响化学反应速率的因素有哪些？、影响化学反应速率的因素有哪些？ 指在一定条件下的可逆反应里，正反应指在一定条件下的可逆反应里，正反应 和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分 的浓度保持不变的状态。的浓度保持不变的状态。 注意：注意： （1）前提是“一定条件下的可逆反应”；）前提是“一定
20、条件下的可逆反应”； （2）实质是“正反应和逆反应速率相等”；）实质是“正反应和逆反应速率相等”； （3）标志是“反应混合物中各组分的浓度保持不）标志是“反应混合物中各组分的浓度保持不 变”。变”。 2、什么是化学平衡？、什么是化学平衡？ 反应物浓度、温度、压强（对有气反应物浓度、温度、压强（对有气 体参加的反应）、催化剂体参加的反应）、催化剂 补充：补充：平衡的移动平衡的移动，即改变反应条件即改变反应条件（浓度浓度、温度温度、 压强压强）对化学平衡的影响对化学平衡的影响 条件的改变条件的改变 平衡移动方向平衡移动方向 平衡移动的结果平衡移动的结果 增大反应物浓度增大反应物浓度 减小反应物浓度
21、减小反应物浓度 增大压强增大压强 升高温度升高温度 向正反应方向移动向正反应方向移动 向正反应方向移动向正反应方向移动 向气体体积缩小的方向气体体积缩小的方 向移动向移动 向吸热反应方向移动向吸热反应方向移动 反应物浓度减小反应物浓度减小 生成物浓度增大生成物浓度增大 体系压强减小体系压强减小 体系温度降低体系温度降低 勒夏特列原理：勒夏特列原理：如果改变影响化学平衡的一个条件如果改变影响化学平衡的一个条件（浓浓 度度、温度或压强等温度或压强等），平衡就会向着能够平衡就会向着能够减弱减弱这种改变这种改变 的方向移动的方向移动 三、生产中反应条件的控制三、生产中反应条件的控制 2SO2SO2 2
22、 (g) + O (g) + O2 2 (g) 2SO (g) 2SO3 3 (g) (g) 催化剂催化剂 加热加热 SO2接触氧化的反应为：接触氧化的反应为： 注：这是一个气体总体积缩小的、放热的可逆反应 思考与交流思考与交流： 阅读阅读P6 表表11，思考温度较低时思考温度较低时 ，SO2的转化率的转化率_； 那么是否温度越低越好呢那么是否温度越低越好呢？ 越高 不是，虽然温度较低对提高SO2的转化率有利，但温 度较低时催化剂活性不高，反应速率低。 应选择温度：(1)低温低温(4005000C) 注意注意:工业生产中反应温度的选择往往还要考虑该温度下催化剂的 活性。 （1）温度）温度 三、
23、生产中反应条件的控制三、生产中反应条件的控制 阅读P6表1-2,思考压强的增大，SO2的转化率 _； （2）压强）压强 思考与交流思考与交流： 越高 那么是否压强越高越好呢？ 根据平衡移动原理，加压对提高SO2的转化率有利， 但在常压、400500时，SO2的转化率已经很高，加 压对设备的要求高，会增大投资和能量消耗。 应选择压强：(2)常压常压 注意：注意：工业生产中压强的选择往往还要考虑成本和能量消耗 等问题 (1)较高的温度较高的温度(4005000C) (2)常压常压 (3)催化剂催化剂 2SO2SO2 2 (g) + O (g) + O2 2 (g) 2SO (g) 2SO3 3 (
24、g) (g) 催化剂催化剂 加热加热 三、生产中反应条件的控制三、生产中反应条件的控制 接触氧化的适宜条件：接触氧化的适宜条件： 四四、硫酸工业生产过程中三废的处理硫酸工业生产过程中三废的处理 1、三废：废气、废液、废渣、三废：废气、废液、废渣 2、三废的处理方法：、三废的处理方法： （1）如何处理尾气中的）如何处理尾气中的SO2？ 方法一：石灰水吸收法方法一：石灰水吸收法 a（）（） a （重新利用） （重新利用） 方法二：氨水吸收法方法二：氨水吸收法 SO2 + 2NH3 + H2O (NH4)2SO3 (NH4)2SO3 + H2SO4 (NH4)2SO4 + SO2 + H2O （2）
25、、）、 如何处理废水中的酸性物质如何处理废水中的酸性物质? （3）、如何利用废渣和生产过程中的产生的）、如何利用废渣和生产过程中的产生的 大量热能大量热能? 用石灰浆用石灰浆(Ca(OH)2或石灰石粉中和：或石灰石粉中和： 废渣：分离后循环利用，剩下的作铺路用的废渣：分离后循环利用，剩下的作铺路用的 沥青或用于制砖沥青或用于制砖 四四、硫酸工业生产过程中三废的处理硫酸工业生产过程中三废的处理 Ca(OH)2 + H2SO4 CaSO4 + 2H2O 能量的能量的充分充分利用利用 硫酸生产过程中的三个化学反应硫酸生产过程中的三个化学反应 都是放热反应都是放热反应，可以充分利用这些反可以充分利用这
26、些反 应放出的热能应放出的热能(工厂里把它们叫做工厂里把它们叫做“废废 热热”)以降低生产成本以降低生产成本。 在沸腾炉旁设置在沸腾炉旁设置“废热废热”锅炉锅炉，产产 生蒸汽来发电；在接触室中设热交换装生蒸汽来发电；在接触室中设热交换装 置置。据测算据测算，生产生产1t硫酸约需消耗硫酸约需消耗 100kW h的电能的电能，而相应量反应物在生而相应量反应物在生 产过程中放出的反应热相当于产过程中放出的反应热相当于200kW h 的电能的电能。 化工生产过程中应考虑的问题：化工生产过程中应考虑的问题： (1)确定化学反应原理 (2)选择原料 (3)选择设备和工艺流程 (4)三废处理(环境保护) (
27、5)能源的利用(综合经济利益) (6)其它问题(如厂址，成本，反应条件等问 题） 小结：小结： 小结：小结：(本节课重点本节课重点) 1. 工业上接触法制硫酸概括为“五个三”工业上接触法制硫酸概括为“五个三” ： 三种原料：三种原料： 三个反应：三个反应： 三个生产过程：三个生产过程： 三个主要设备：三个主要设备： 硫酸工业生产的三个适宜条件：硫酸工业生产的三个适宜条件： 2. 硫酸生产中的废气及废液的处理方法。硫酸生产中的废气及废液的处理方法。 硫磺硫磺(或黄铁矿或黄铁矿)、空气和水、空气和水 造气、催化氧化、吸收造气、催化氧化、吸收 沸沸 腾腾 炉、接炉、接 触触 室、吸收塔室、吸收塔 (
28、1)低温低温(4005000C) (2)常压常压 (3)适当过量的空气适当过量的空气 1、在硫酸的工业制法中在硫酸的工业制法中，下列生产操作与说明下列生产操作与说明 生产操作的原因二者都正确的是生产操作的原因二者都正确的是（ ） A、硫铁矿燃烧前需将矿粒粉碎硫铁矿燃烧前需将矿粒粉碎，这样易于向沸这样易于向沸 腾炉中投料腾炉中投料 B、炉气进入接触室之前需要进化炉气进入接触室之前需要进化、干燥干燥，因为因为 炉气中的杂质易与炉气中的杂质易与SO2反应反应 C、SO2氧化为氧化为SO3时需要使用催化剂时需要使用催化剂，这样可这样可 提高提高SO2的转化率的转化率 D、接触室的反应温度控制在接触室的
29、反应温度控制在400500，因为因为 在这个温度范围内在这个温度范围内，反应速率和反应速率和SO2的转化率都的转化率都 比较理想比较理想，且催化剂的活性也较高且催化剂的活性也较高 D 2、下列对硫酸生产中化学反应原理的下列对硫酸生产中化学反应原理的 分析正确的是分析正确的是（ ） A、硫酸生产中涉及的三个化学反应因硫酸生产中涉及的三个化学反应因 原料的不同可能全部是氧化还原反应原料的不同可能全部是氧化还原反应 B、硫酸生产中涉及的三个化学反应都硫酸生产中涉及的三个化学反应都 是放热反应是放热反应 C、硫酸生产中涉及的三个化学反应都硫酸生产中涉及的三个化学反应都 需要使用催化剂需要使用催化剂 D
30、、硫酸生产中涉及的三个化学反应都硫酸生产中涉及的三个化学反应都 需要在较高温度条件下进行需要在较高温度条件下进行 B 3、关于接触法制硫酸的叙述中关于接触法制硫酸的叙述中，不正确不正确 的是的是（ ） A、从沸腾炉出来的炉气必须净化从沸腾炉出来的炉气必须净化，主要主要 目的是防止催化剂中毒目的是防止催化剂中毒 B、之所以叫之所以叫“接触法接触法”是因为是因为SO2被氧被氧 化成化成SO3时反应是在催化剂表面进行的时反应是在催化剂表面进行的 C、黄铁矿粉碎成细小矿粒黄铁矿粉碎成细小矿粒，在沸腾炉中在沸腾炉中 燃烧快燃烧快、反应完全反应完全，提高了原料的利用率提高了原料的利用率 D、SO3用稀硫酸
31、吸收而不用水吸收用稀硫酸吸收而不用水吸收，可可 防止形成酸雾并使防止形成酸雾并使SO3吸收完全吸收完全 D 4 、 硫 酸 最 古 老 的 生 产 方 法 是 把 绿 矾 （FeSO47H2O）装入反应器中加强热，会 流出油状液体，并放出有刺激性气味的气 体（SO2），反应器中的固体变成了红色。 写出这种方法中绿矾转化为硫酸的两个化 学方程式： （1） （2） SO3 + H2O H2SO4 2FeSO4 7H2O Fe2O3 + SO3 + SO2 +7H2O 高温 P P21 21 3 3、4 4、8 8 作业：作业： 实践活动实践活动 通过查阅资料、上网、参观访问等通过查阅资料、上网、参
32、观访问等 方式进行调查，了解一些化工厂是如方式进行调查，了解一些化工厂是如 何利用废热的。何利用废热的。 1.2人工固氮技术 合成氨 教学目标教学目标 知识与能力知识与能力 1.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； 2.了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流 程和意义。 教学重点、难点教学重点、难点：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。 探究建议探究建议：参观化工厂或观看有关的影像资料片， 考察企业的选址情况，收集产品的生产原理、原 料利用率、能耗、投资和成本核算等资料，撰写 考察报告。 课时划分课时划分：一课时 1.在新疆与青海交界处有一
33、山谷，人称魔鬼谷。每当在新疆与青海交界处有一山谷，人称魔鬼谷。每当 人畜进入后，经常电闪雷鸣，狂风暴雨，把人畜击毙。人畜进入后，经常电闪雷鸣，狂风暴雨，把人畜击毙。 然而谷内却是牧草茂盛，四季常青。请解释原因。然而谷内却是牧草茂盛，四季常青。请解释原因。 N2 + O2 = 2NO 放电或高温放电或高温 2NO + O2 = 2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 雷雨发庄稼雷雨发庄稼 氮的固定 将游离态氮转化为化合态氮的方法叫将游离态氮转化为化合态氮的方法叫氮的固定氮的固定 人工固氮技术人工固氮技术合成氨合成氨 N2(g) + 3H2(g) 2NH3 (g) (放热放热)
34、(一一)工业合成氨的反应原理工业合成氨的反应原理 加温高压加温高压 催化剂催化剂 思考思考: 根据勒夏特列原理分析讨论合成氨根据勒夏特列原理分析讨论合成氨 工业适宜的反应条件工业适宜的反应条件? 一、合成氨的反应原理一、合成氨的反应原理 试 纸 变 兰 色 试 纸 变 兰 色 1）浓度：使用过量的氮气浓度：使用过量的氮气。 2）温度：温度：400500； 3）高）高压压:10MPa30MPa； 4）催化剂催化剂(加快反应速率加快反应速率)：铁：铁 (二二)工业合成氨的反应条件工业合成氨的反应条件 N2(g) + 3H2(g) 2NH3 (g) 高温高压高温高压 催化剂催化剂 (放热放热) (三
35、三)工业合成氨的原料选择工业合成氨的原料选择 思考思考: 工业合成氨时工业合成氨时N2取自于什么物质取自于什么物质?H2又来又来 源于哪里源于哪里? N2主要来源于主要来源于_ 氢气主要来源于氢气主要来源于_ 空气空气 (从空气中分离出从空气中分离出N2有哪些方法有哪些方法?) 水和碳氢化合物水和碳氢化合物 C+H2O=CO+H2 CH4+H2O=3H2+CO CH4+2H2O=4H2+CO2 催化剂 催化剂 想一想:制取原料气的过程中常混有制取原料气的过程中常混有 的气体杂质有的气体杂质有_ CO,CO2 和和H2S (四四)工业合成氨的四个生产过程工业合成氨的四个生产过程: 四个生产过程四
36、个生产过程: 造气造气, 净化，合成，分离净化，合成，分离 (五五)工业合成氨的工业流程工业合成氨的工业流程: 1、用图式表示合成氨的流程：、用图式表示合成氨的流程： 原料气原料气 的制取的制取 净净 化化 合合 成成 分分 离离 液氨液氨 (五五)工业合成氨的工业流程工业合成氨的工业流程: 合成氨的实地照片合成氨的实地照片 阅读书本页后总结阅读书本页后总结 (五五)合成氨工业的发展合成氨工业的发展 小结： 工业合成氨工业合成氨: (1)原理: (2)条件: (3)生产过程: (4)三废处理: 练习： 合成氨所需的合成氨所需的 可由煤和水蒸气反应而制得，可由煤和水蒸气反应而制得， 其中一步的反
37、应为：其中一步的反应为： （正反应放热），下列措施中，能提高（正反应放热），下列措施中，能提高CO转化率转化率 的是（的是（ ） A增大压强增大压强 B降低温度降低温度 C增大水蒸气浓度增大水蒸气浓度 D加催化剂加催化剂 合成氨工业有下列流程：原料气制备；氨合成氨工业有下列流程：原料气制备；氨 的合成；原料气净化和压缩；氨的分离。其的合成；原料气净化和压缩；氨的分离。其 先后顺序为（先后顺序为（ ） A B C D 简单介绍科学家哈伯：简单介绍科学家哈伯： 弗里茨弗里茨. .哈泊：德国化学家，出生于一个犹哈泊：德国化学家，出生于一个犹 太富商家中。太富商家中。19001900年获得博士学位。年
38、获得博士学位。19081908年年7 7月月 首次合成氨气，首次合成氨气，19091909年年7 7月建成每小时生产月建成每小时生产9090克克 氨气的实验装置，氨气的实验装置，19181918年获得诺贝尔化学奖。年获得诺贝尔化学奖。 氨气的合成一方面使氮肥大量的工业化生氨气的合成一方面使氮肥大量的工业化生 产，提高了粮食的产量。另一方面氨氧化制得硝产，提高了粮食的产量。另一方面氨氧化制得硝 酸及酸及TNTTNT炸药。由于以上原因，德国才能将第一炸药。由于以上原因，德国才能将第一 次次 世界大战延续了几年。世界大战延续了几年。 哈伯首创了使用化学毒剂的化学战，在第一哈伯首创了使用化学毒剂的化学
39、战，在第一 次世界大战中有次世界大战中有130130万人受到化学战的伤害，其万人受到化学战的伤害，其 中中9 9万人死亡。万人死亡。 自然界中哪些地自然界中哪些地 方存在纯碱？方存在纯碱？ 中国最大的内陆湖泊，也是国内最大的咸水湖中国最大的内陆湖泊，也是国内最大的咸水湖青海湖青海湖 寸草不生的盐碱地寸草不生的盐碱地 1.1.从天然碱的形成推测碳酸钠在水中结晶从天然碱的形成推测碳酸钠在水中结晶 析出主要受到哪些因素的影响？析出主要受到哪些因素的影响？ 2.2.根据天然碱的存在及其主要化学成分，根据天然碱的存在及其主要化学成分， 请你设想工业生产碳酸钠的主要原料是什请你设想工业生产碳酸钠的主要原料
40、是什 么？为什么？么？为什么？ 路布兰法路布兰法世界上最早实现纯碱的工业生产世界上最早实现纯碱的工业生产 1.1.用硫酸将食盐转变为硫酸钠用硫酸将食盐转变为硫酸钠 NaCl+H2SO4 NaHSO4+HCl NaCl+NaHSO4 Na2SO4+HCl 120 600700 2.2.将硫酸钠与木炭、石灰石一起加热，反应生成碳酸将硫酸钠与木炭、石灰石一起加热，反应生成碳酸 钠和硫化钙钠和硫化钙 Na2SO4+2C Na2S+2CO2 Na2S+CaCO3 Na2CO3+CaS 1000 1000 （索尔维制碱法）（索尔维制碱法） 比利时化学家比利时化学家索尔维索尔维 2、 20时，时，由由NH4
41、HCO3、NaCl和和H2O配制成一配制成一 混合溶液，当把溶液加热蒸发后冷却至混合溶液，当把溶液加热蒸发后冷却至20 ，首，首 先析出的物质是什么？先析出的物质是什么？ 20时一些物质在水中的溶解度时一些物质在水中的溶解度/g NaCl NH4Cl Na2CO3 NaHCO3 NH4HCO3 35.935.9 37.237.2 21.521.5 9.69.6 21.721.7 1、向向AgNO3溶液中滴加溶液中滴加KCl将会看到什么现象？将会看到什么现象？ （索尔维制碱法）（索尔维制碱法） CaCO3=CO2+CaO NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl 2NaHCO3
42、=Na2CO3+CO2+H2O CaO+H2O=Ca(OH)2 2NH4Cl+Ca(OH)2=2NH3+CaCl2+2H2O 产品产品 副产品副产品 优点：优点： 原料便宜易得，产品纯度高，氨和部原料便宜易得，产品纯度高，氨和部 分二氧化碳可以循环使用，制作步骤简单。分二氧化碳可以循环使用，制作步骤简单。 缺点：缺点： 副产物氯化钙的处理，食盐的利用率副产物氯化钙的处理，食盐的利用率 不高，大约只有不高，大约只有70%。 侯德榜个人简历：侯德榜个人简历： 1890年年 出生出生 1911年年 考入清华留美预备学校，后以考入清华留美预备学校，后以10门功课门功课 1000分的优异成绩被保送到美国
43、留学分的优异成绩被保送到美国留学 1916年年 获美国麻省理工学院学士学位获美国麻省理工学院学士学位 1919年年 获美国哥伦比亚大学硕士学位获美国哥伦比亚大学硕士学位 1921年年 获博士学位获博士学位 （侯氏制碱法）（侯氏制碱法） NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl 2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O 原料原料 NH3 CO2 （原料（原料，来自合成氨），来自合成氨） （副产品）（副产品） 根据联合制碱法生产原理示意图，分析比较根据联合制碱法生产原理示意图，分析比较 它与氨碱法的有哪些异同？它与氨碱法的有哪些异同？ 相同点：相同点： 不同点：不同点： 原理
44、相同原理相同 NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl 2NaHCO3= Na2CO3+CO2+H2O 原料的来源和副产物不同原料的来源和副产物不同 在纯碱的生产过程中是在纯碱的生产过程中是 先通入先通入NH3还是还是CO2？ 人类历史上，科学技术的突破性重大发现和人类历史上，科学技术的突破性重大发现和 成果总是与一些伟大的名字联系在一起，路布兰成果总是与一些伟大的名字联系在一起，路布兰 （17911791）、索尔维（）、索尔维（18621862）和侯德榜（）和侯德榜（19241924）的）的 名字都铭刻在人类制碱技术发展的历史上，你知名字都铭刻在人类制碱技术发展的历史上，你
45、知 道吗？路布兰是一名医生，索尔维是在工作中学道吗？路布兰是一名医生，索尔维是在工作中学 习化学的，侯德榜是化学工程学博士。根据三个习化学的，侯德榜是化学工程学博士。根据三个 人所处的年代及学习经历，你对技术与科学的关人所处的年代及学习经历，你对技术与科学的关 系有哪些新的认识？系有哪些新的认识？ 氨碱法的生产原理氨碱法的生产原理 重点：重点： 难点：难点： 离子反应的实质就是使离子的浓离子反应的实质就是使离子的浓 度减小度减小 NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl 2NaHCO3= Na2CO3+CO2+H2O 1.1.下列属于侯氏制碱法的优点的是（下列属于侯氏制碱法的
46、优点的是（ ） A. .氨和二氧化碳由合成氨厂提供氨和二氧化碳由合成氨厂提供 B. .母液可回收氯化铵母液可回收氯化铵 C. .氯化钠的利用率达氯化钠的利用率达96% D. .以上全是以上全是 D 2.2.工业上常用氨碱法制碳酸钠，但却不能用氨工业上常用氨碱法制碳酸钠，但却不能用氨 碱法制碳酸钾，这是因为在溶液中（碱法制碳酸钾，这是因为在溶液中（ ） A.KHCO3溶解度较大溶解度较大 B.KHCO3溶解度较小溶解度较小 C.K2CO3溶解度较大溶解度较大 D.K2CO3溶解度较大溶解度较大 A 3.3.为了检验纯碱的质量（可能含有少量小苏打），为了检验纯碱的质量（可能含有少量小苏打）， 取少量样品进行实验，可以采用的方法是（
