高中化学工业合成氨教学设计学情分析教材分析课后反思.docx

高中化学工业合成氨教学设计学情分析教材分析课后反思.docx

《高中化学工业合成氨教学设计学情分析教材分析课后反思.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学工业合成氨教学设计学情分析教材分析课后反思.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高中化学工业合成氨教学设计学情分析教材分析课后反思

第四节化学反应条件的优化——工业合成氨

【教材分析】

合成氨工业对化学工业、国防工业和我国实现农业现代化具有重要意义。

本节教材体现了化学反应速率和化学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，也可进一步加深对所学理论的理解。

通过本节课的学习，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；使学生了解应用化学原理选择化工生产条件的思路和方法。

【学情分析】

学生通过对前两节的学习，已经掌握了反应方向的判断，温度、浓度等外界条件对化学平衡的影响和影响化学反应速率的因素，具有了相应的知识基础。

学生刚刚学完这部分内容感觉比较抽象，不容易理解，在学习过程中需要老师去引导，循序渐进，在复习基础知识的基础上，讨论合成氨反应的特点，从而探讨出工业生产所需的合适条件。

但对于如何处理从化学热力学角度实现高转化率所需的条件与从动力学角度实现高速率所需的条件的矛盾，以及实际生产中还要考虑成本、经济效益的等多方面因素存在疑问。

【教学目标】

知识与技能：

1.应用化学反应速率和化学平衡原理，学会理论联系实际选择合成氨生产的适宜条件。

过程与方法：

1.通过理论联系实际的过程，认识化学反应原理在化工生产中的重要作用。

2.通过体验合成氨条件的选择和优化的过程，培养分析推理能力。

情感态度与价值观：

1.感悟化学原理对生产实践的指导作用，并懂得一定的辩证思维和逻辑思维

2.通过体检发现矛盾、解决矛盾的过程，激发探索科学的学习热情。

【重点难点和难点】

1.合成氨适宜条件的选择

2.化学反应原理应用与生产实际综合因素的分析。

【教学方法】启发式教学法、小组讨论法

【教学手段】多媒体，学案导学

【教学过程】

教师活动

学生活动

设计意图

【情景引入】介绍工业合成氨的历史背景以及在合成氨过程中做出突出贡献的两位科学家哈伯与博施，提出问题：

科学家哈伯是如何寻找合成氨的条件的？

博施又是怎样实现工业合成氨的？

这节课我们就追逐着这些科学家的足迹，了解工业合成氨的历程。

【投影】19世纪英国物理学家克鲁克斯发出了“向空气中要氮肥”的号召，两位科学家的介绍。

【过渡】首先让我们感受一下科学家哈伯的研究过程。

【环节一】哈伯-实验室中合成氨的条件

N2（g）+3H2（g）2NH3（g），氨中含有氮氢两种元素，空气中含有大量的氮气，科学家们设想利用氮气和氢气合成氨气。

那么一个反应设计出来，我们是不是马上就做实验呢？

【提问】该反应能不能发生？

在什么条件下能更快更多的得到氨气？

【交流·研讨】

1.常温下，氮气和氢气有可能合成氨气吗？

2.若想提高氨在平衡混合气中的含量，可以采取哪些措施？

3.哪些措施能够加快氮气、氢气合成氨的反应速率？

请同学们根据所学的知识，以小组讨论的形式解决学案中的这几个问题并进行汇报交流。

【归纳总结】对比合成氨的有利条件中哪些是一致的，哪些是矛盾的，怎样解决？

哈伯在实验摸索中还会遇到哪些困难？

【讲述】当时哈伯的确遇到了很多困难，但是他没有放弃，通过计算和实验摸索哈伯采用了450℃的温度，找到具有较高活性的金属锇作为催化剂，利用工业压缩机提供了2×107Pa的压强在实验室中成功合成了氨。

为工业合成氨的实现奠定了基础。

后人形象的把它称为“天使”-用空气制造出面包的圣人。

【过渡】哈伯的研究成果出来之后马上被德国最大的化学工业公司买下。

委任当时也非常著名的化学工程专家博施担任实现工业上合成氨的项目负责人。

那么如何将哈伯的研究成果转化成生产力？

博施团队会遇到哪些困难呢？

【环节二】博施-工业合成氨适宜的条件

【投影】展示4个资料，让学生感受实现工业合成氨中遇到的困难，引导学生分析条件的优化

【任务】结合资料以及课本，找出工业合成氨的适宜条件

【交流研讨】

1.为什么不尽可能使用更高的压强？

2.为什么温度控制在700K左右？

3.为什么氮气与氢气的物质的量比是1:

2.8而不是1:

3？

给出催化剂铁的催化效率与温度的信息，引导学生思考回答问题

【过渡】哈伯与博施团队之所以能够实现他们的伟大事业，正是凭着这种执着和锲而不舍的精神让他们获得了成功，这是我们需要向他们学习的方面。

【环节三】课堂总结

【归纳总结】1.合成氨条件的选择与优化：

依据反应限度和反应速率的综合分析得出实验室中合成氨的条件，而工业生产还需要从产品上，设备的综合指标等方面对反应条件进行优化。

聆听，了解工业合成氨的历史背景，感受科学技术对人类文明的巨大贡献

思考回答

反应能否发生，反应需要什么条件

交流、讨论，汇报

思考

需找合适的催化剂，如何获得高压

阅读资料，分析解决办法

阅读分析填写学案中合成氨的适宜条件

交流讨论回答问题

聆听，感受科学家们的精神

尝试归纳总结

激发学生的学习兴趣，丰富学生对工业合成氨的了解，引出主题。

引导学生对设计的反应用正确的方法去分析

根据前三节课所学内容从三个角度分析合成氨反应的可行性，有利于合成氨的反应条件

通过分析总结得出实验室合成氨的条件

感受科学家锲而不舍的精神，引出工业合成氨适宜条件的选择教学内容

通过分析工业合成氨中遇到的问题，使学生感受实验室和工业生产的区别

进行情感教育

知识上的总结

教师活动

学生活动

设计意图

2．方法上的总结：

从合成氨的条件的选择和优化我们不难得出，在工业生产中条件的选择与优化的一般思路和方法是：

反应条件的确定是反应速率与反应限度共同作用的结果。

当反应条件相互矛盾时即不能只片面的追求高转化率，也不能只追求高反应速率，而是应该寻找以较高反应速率获得适当平衡转化率的条件。

此外，还要考虑原料的价格，未反应物质的循环使用，反应热的综合利用等。

【环节四】课堂检测

【巩固练习】

1.关于合成氨的反应，下列说法正确的是（）

A．温度越高，反应速率越快，所以合成氨反应的温度越高越好

B．压强越大合成氨反应速率越大，工业上不采用过高的压强主要是考虑反应的限度问题

C．使用催化剂可以提高单位时间内氨气的产量

D．浓度越大，反应速率越快，所以不必把氨从混合物中分离出来

【迁移应用】

2.根据二氧化硫催化氧化为三氧化硫的反应特点和下表数据，选择工业上制硫酸中二氧化硫接触氧化的适宜条件。

（1）2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）△H＜0

（2）温度和压强对二氧化硫的平衡转化率的影响

压强

转化率

温度

0.1MPa

0.5MPa

1MPa

10MPa

400

99.2

99.6

99.7

99.9

500

93.5

96.9

97.8

99.3

600

73.7

85.8

89.5

96.4

（1）应该选用的温度是：

（2）应采用的压强是：

理由是：

。

尝试归纳总结

回答问题并分析

回答问题并分析

方法上总结

巩固合成氨条件的选择与优化

工业生产条件的优化选择

板书设计：

第4节反应条件的优化

-工业合成氨

一、实验室合成氨

1.方向：

自发进行

2.限度：

降低温度，增大压强，增大反应物浓度，减小生成物浓度

3.速率：

升高温度，增大压强，增大反应物浓度，减小生产物浓度

二、工业合成氨的适宜条件

1．压强适当高压，一般在1×107～1×108Pa

2．温度适宜温度，700K左右

3.催化剂使用铁催化剂

4.浓度n（N2）：

n（H2）=1：

2.8，分离氨，未转化的N2和H2循环利用

第四节化学反应条件的优化——工业合成氨

【学情分析】

学生通过对前两节的学习，已经掌握了反应方向的判断，温度、浓度等外界条件对化学平衡的影响和影响化学反应速率的因素，具有了相应的知识基础。

学生刚刚学完这部分内容感觉比较抽象，不容易理解，在学习过程中需要老师去引导，循序渐进，在复习基础知识的基础上，讨论合成氨反应的特点，从而探讨出工业生产所需的合适条件。

但对于如何处理从化学热力学角度实现高转化率所需的条件与从动力学角度实现高速率所需的条件的矛盾，以及实际生产中还要考虑成本、经济效益的等多方面因素存在疑问。

第4节化学反应条件的优化-工业合成氨

效果分析

高中化学选修4《化学反应原理》第2章第4节化学反应条件的优化-工业合成氨，是安排在化学反应方向和反应限度，反应速率之后进行教学的，教材设计意图是利用前面所学理论知识指导合成氨反应条件的选择，体现原理指导实际生产的规律，同时在前三节基础上让学生体会工业生产与实验室反应在条件上的区别，工业生产需要从生活实际出发，综合考虑速率和限度，考虑生产成本等多方面因素。

传统的教学大体可以采用分析合成氨反应的特点：

（放热反应，气体体积减小的反应），从速率的角度考虑选择高温、高压、催化剂，从平衡的角度选择低温、高压，增大反应物的浓度、将氨从平衡体系中分离，综合速率和平衡的影响和因素从而确定出合成氨的适宜条件，这样的教学虽然能体现化学原理对生产时间的指导作用，却无法使学生对当时的历史背景以及合成氨的艰难过程有个感性的认识，为了使本节课的教学更加生动，激发学生的学习兴趣，本节课选择结合工业合成氨中两位做出突出贡献的科学家哈伯与博施的探究过程作为情景进行贯穿整个课堂的情感主线，让学生追随者科学家的脚步感受科学的探究过程所经历的困难和解决问题的办法，遵循严谨的推理过程，让学生能够切身体会到合成氨过程中会遇到的现实问题，从而引发学生思考去依据所学知识逐个解决问题，当学生把自己当成探究者的时候，学生更能激发他的探索欲望，更能激起学生之间的思考与讨论，使整个课堂变得有血有肉，既能顺利完成知识的教学目标，又能促进过程与方法目标和情感态度与价值观目标的达成。

通过本节课的实际上课来看，学生能够很好的利用前面所学的知识分析工业合成氨的有利条件，通过提出实际工业生产中遇到的困难，激发了学生的学习兴趣，让学生真切感受到理论与实践生产之间的关系，通过条件的优化，让学生对工业生产所需要考虑到的因素有了更全面科学的认识。

第四节化学反应条件的优化——工业合成氨

【教材分析】

合成氨工业对化学工业、国防工业和我国实现农业现代化具有重要意义。

本节教材体现了化学反应速率和化学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，也可进一步加深对所学理论的理解。

通过本节课的学习，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；使学生了解应用化学原理选择化工生产条件的思路和方法。

第4节化学反应条件的优化

—工业合成氨

编写人：

审核人：

班级姓名

【学习目标】

1.能够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.了解应用化学原理选择化工生产条件的思路和方法。

3.感受科学技术对人类文明发展的重大作用。

【学习过程】

【合作探究一】实验室合成氨气

【交流·研讨】

4.反应方向：

常温下，氮气和氢气有可能合成氨气吗？

请根据教材65页交流研讨中的数据，计算298K时合成氨反应能否自发进行（计算时单位要统一）

5.反应限度：

请利用化学平衡的知识分析什么条件有利于氨的合成？

①合成氨反应的特点是什么？

（1）反应（是、否）可逆反应。

（2）正反应是（吸、放）热的。

（3）正反应是气体体积（增大、减小、不变）的反应。

②采取哪些措施有利于提高合成氨反应的限度？

（1）温度（升高、降低）；

（2）压强（增大、减小）；

（3）增大浓度，减小浓度。

3.反应速率：

结合信息和所学知识分析，哪些措施能够加快氮气、氢气合成氨的反应速率？

合成氨反应速率与反应物浓度关系：

ν=kc（N2）c1.5（H2）c-1（NH3）

条件

△E/kJ/mol

k（催）/k（无）

无催化剂

33