课题2 人工固氮技术--合成氨12页

第一单元 走进化学工业
课题二 人工固氮技术——合成氨
教学目标
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
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。
课时安排
2 课时
教学过程
新课教学：
固氮反应： 叫“固氮反应”.
主要的固氮反应有：生物固氮、自然固氮、化学固氮和人工模拟生物固氮。
1、生物固氮：是一种主要的自然固氮反应，如植物在根瘤菌作用下直接吸收空气中的 N2转化为氨等，
进一步合成氮白质。
2、自然固氮：如闪电产生的巨大电压，其电火花足可以击破氮分子的叁键，促使其与氧气反应生成
NO.进而生成 NO2和 HNO3等。
3、化学固氮：合成氨反应；在放电条件下使氮气与氧气反应生成 NO 等；氮气与镁反应生成氮化镁。
4、人工模拟生物固氮：通过化学方法，制备出类似生物“固氮菌”的物质，使空气中的氮气在常温
常压下与水及二氧化碳等反应，转化为氨态氮或铵态氮，进而实现人工合成大量的蛋白质等，最终实现工
厂化生产蛋白质食品。
对比思考：“固硫”反应的概念是：将废气中对空气造成污染的 SO2转化为固态含硫化合物。如实验
室用 NaOH 溶液吸收多余的 SO2 生成 Na2SO3，硫酸工业中用氨水吸收 SO2 生成亚硫酸铵，燃烧煤等产生
的 SO2用 Na2SO3溶液吸收生成 NaHSO3，在煤中加入一定比例的 CaCO3或 CaO 使 SO2转化为 CaSO3。
一、应用化学反应速率和化学平衡移动原理，解释合成氨工业的适宜条件的选择理由
工业生产中既要考虑尽量增大反应物的转化率，充分利用原料，又要选择较快的反应速率，提高单位
时间产率。以上两点是选择反应条件的出发点。当二者发生矛盾时，要结合具体情况辩证分析，找出最佳
反应条件。
合成氨反应条件的选择原理：
选择根据 ：N2(g) ＋ 3H2(g)
2NH3(g) △H＝－92.4KJ·mol－1
1、反应特点：
①N2极不活泼，通常条件下反应难以进行
②是一个气体体积缩小的反应
③是一个放热反应
2、可供选择的条件：
反应条件 加快反应速率的措施 增大反应程度的措施
①压强 高压 高压
②温度 高温 降温
③催化剂 铁触媒 ____
④浓度 ______ 及时分离出氨
3、选择条件时综合考虑的因素：
（1）合成氨反应的特点：
500℃左右 20～ 50Mpa 
铁触媒

体积缩小、放热、可逆。依据化学反应速率和化学平衡理论讨论合成氨的条件：
反应条件
从化学反应速率理论讨论
对化学反应速率的 影响
从化学平衡理论讨论
对平衡混合物中 NH3 含量的影响
综合两方面理论
选择合成氨的适宜条件
压 强
增大压强，有利于增大化
学反应速率，越大越好
增大压强，有利于提高平衡混
合物中 NH3 的含量，越大越
好
压强增大，有利于氨的合
成，但需要的动力大、对
材料、设备等要求高因此，
工业上一般采用
10～30Mpa 的压强
温 度
升高温度，有利于增大化
学反应速率，越高越好
升高温度，不利于提高平衡混
合物中 NH3 的含量，越低越
好
选择适宜的温度，工业上
一般采用 400~500℃左
右的温度，这个温度催化
剂的活性最大
催化剂
使用催化剂有利于增大化
学反应速率
没有影响
工业上一般采用铁触媒，
使反应能在较低的温度下
较快地进行。
N2(g) ＋ 3H2(g)
2NH3(g) ； △H ＝ －92.4KJ·mol－1
课外思考
为什么 2SO2+O2 2SO3，△H<0> 采用一种反应物过量?
500℃左右 20～ 50Mpa 
铁触媒