资源简介

化学反应的调控
教材分析
《化学反应的调控》选自人教版选择性必修1 第二章第四节，是以合成氨为素材对该章节中化学反应速率、化学平衡、化学反应进行的方向这三个基础板块的综合运用。“化学反应的调控”在教科书的内容呈现为：以工业合成氨的反应为例，从化学反应速度、化学平衡角度对合成氨反应进行综合分析，选择工业合成氨反应的适宜条件。本节教学内容不仅可以加深学生理解外界条件温度、压强、浓度等因素对化学反应速率和化学平衡的影响，而且引导学生建立化学工业生产中调控反应的基本模型，并迁移应用于工业生产硫酸。在学科价值理解层面上，使学生意识到化学知识在生产、生活和科研中的重要作用；同时培养学生理论与实践相结合的素养，培养学生科学精神与社会责任感。
学情分析
学生通过本章前三节的学习，已经掌握了化学反应方向的判断，讨论了化学反应速率及其影响因素以及化学平衡移动原理等，具有了相应的知识基础，但这部分知识比较抽象，学生理解起来比较困难。化学反应的调控以工业生产中的实例——合成氨为例，运用化学原理性知识，理论分析合成氨的适宜条件，再结合生产实际，考虑设备制造、成本核算、操作安全、经济效益等多方面因素，使学生形成运用化学原理知识调控化学反应的一般思路。以此，激发学生的学习热情，调动积极性，培养学习兴趣。
教学重难点
重点：化学反应速率、化学平衡两大角度探究工业合成氨反应的适宜条件。
难点：构建化工生产中调控反应的认知思路模型
教学目标
1.在工业合成氨适宜条件的分析中，形成多角度分析化学反应的思路，体会化学反应中的平衡思想。
2.通过构建化工生产中调控反应的认知思路模型，提高学生解决化工生产问题的能力。
3.通过工业合成氨适宜条件的选择和优化，认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究中的重要作用，体会化学对人类的进步与发展所做的贡献，增强社会责任感。
教学流程
教学过程
环节 教师活动 学生活动 设计意图
新课引入 【引入】生活中为了灭火可以隔离可燃物、隔绝空气或降低温度等措施；为了延长食物储存时间也可以将他们保存在冰箱中。在化学反应中，也存在着类似的调控过程，下面以合成氨为例，研究化学反应的调控 听讲 从生活例子引入，激起学生兴趣
合成氨反应条件原理分析 【叙述】合成氨反应原理 N2(g)+3H2(g)→2NH3(g)ΔH=-92.2 kJ·mol-1。 反应特点 —自发性：常温自发 —可逆性:反应为可逆反应
—体积变化:正反应是气体体积减小的反应
—焓变:ΔH<0 【问】根据合成氨反应的特点，应如何选择反应条件，以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量？ 【问】分析表2-2中数据，结合合成氨反应的特点，讨论应如何选择反应条件，以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量。 增大反应物浓度、升温、升压、催化剂 小组讨论 根据教材上合成氨的条件表格，引导学生自主从理论上发现合成氨反应最佳条件的选择，再通过现实中合成氨条件选择，提高学生对工业合成的了解
工业合成氨的适宜条件 【叙述】从压强角度来分析 【问】合成氨时压强越大越好,为何不采用比30 MPa更大的压强 【问】从温度角度分析：合成氨采用低温时可提高转化率,但为何未采用更低的温度 【叙述】从催化剂角度分析：目前，合成氨工业中普遍使用的是以铁为主体的多成分催化剂，又称铁触媒。铁触媒在500℃左右时的活性最大，这也是合成氨一般选择400—500℃进行的重要原因。从浓度角度分析：采取迅速冷却的方法，使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去，以促使化学平衡向生成NH3的方向移动。此外，如果让N2和H2的混合气体只一次通过合成塔发生反应也是很不经济的，应将NH3分离后的原料气循环使用，并及时补充N2和H2,使反应物保持一定的浓度，以利于合成氨反应。 【过渡】在真正的工艺合成氨的流程中，涉及到的知识更多，必要要考虑方方面面的知识。比如：（1）考虑参加反应的物质组成、结构和性质等本身因素。 (2)考虑影响化学反应速率和平衡的温度、压强、浓度、催化剂等反应条件。 (3)选择适宜的生产条件还要考虑设备条件、安全操作、 经济成本等情况。 (4) 选择适宜的生产条件还要考虑环境保护及社会效益等方面的规定和要求 【小结】工业合成氨的适宜条件 【练习】 压强越大,对材料的强度和设备的制造要求也越高,需要的动力也越大,这会加大生产投资,可能降低综合经济效益。 温度太低,反应速率太小,达到平衡所需的时间变长,不经济。另外,合成氨所需的催化剂铁触媒的活性在500 ℃左右活性最大。
科学史料 【视频】哈伯合成氨视频 观看视频 培养学生科学精神与社会责任
板书设计
工艺流程合成氨
影响因素：浓度、压强、温度、催化剂
适宜条件选择

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