高中化学_新课标人教版选修二 第1单元课题1 化学生产过程中的基本问题 教案
高中化学_新课标人教版选修二 第1单元课题1 化学生产过程中的基本问题 教案.doc
高中化学_新课标人教版选修二 第1单元课题2 人工固氮技术—合成氨 教案.doc
高中化学_新课标人教版选修二 第1单元课题3 纯碱的生产 教案.doc
　　课题1 ：化工生产过程中的基本问题
　　一、教学目标
　　知识与技能：
　　1. 以硫酸工业为例，了解化工生产中的一些基本问题。
　　2. 知道生产硫酸的主要原理、原料、流程和意义。
　　过程与方法：
　　1. 了解从理论研究成果到现实生产的过程。
　　2. 学会将所学的知识应用于实际的方法。
　　情感态度与价值观：
　　1. 树立合理利用自然资源、节约能源的观点。[]
　　2. 培养既会独立思考，又能与人合作的能力。
　　二、教学重点
　　化工生产过程中的基本问题；工业制硫酸的生产原理；平衡移动原理及其对化工生产中条件控制的意义和作用
　　三、教学难点
　　化工生产过程中的基本问题；工业制硫酸的生产原理
　　四、教学方法
　　讨论探究 多媒体
　　五、课时安排
　　2课时
　　六、教学过程
　　[课程引入]一个生产工艺的实现，涉及许多问题。如化学反应原理、原料选择、能源消耗、设备结构、工艺流程、环境保护以及综合经济效益等等。本节课我们就以硫酸工业为例，了解化工生产中的一些基本问题。
　　[投影]硫酸可以用来制化肥，如磷肥、氮肥等。可以在金属加工和金属制品电镀以前，除去金属表面的氧化物膜，可以制取许多有实用价值的硫酸盐，如硫酸铜、硫酸亚铁等，还可用于精炼石油，制造炸药、农药、染料等，实验室中常用作干燥剂。
　　[设疑]硫酸有那么多用途，工业上是如何生产的呢？请同学们根据所学过的硫及其氧化物知识，讨论生产硫酸的原理。
　　[学生讨论并归纳]生产H2SO4 的主要化学过程可以分为SO2 的生成和SO2转化为SO3两个阶段。
　　[提问]如果以硫磺为原料制硫酸，你能试着用方程式表示制硫酸的反应原理吗？
　　[交流讨论并归纳板书]
　　一.依据化学反应原理确定生产过程：
　　1. 以硫为原料制备SO2[]
　　S(s)+O2 (g)﹦ SO2 (g) (放热反应)
　　2. 利用催化氧化反应将SO2氧化成SO3
　　2SO2 (g)+O2 (g) 2SO3  (g) （放热反应）
　　3. 三氧化硫转化为硫酸
　　SO3(g)+H2O(l)=H2SO4 (l) （放热反应）
　　按照上述反应原理，工业制硫酸主要分为造气、催化氧化和吸收三个阶段。
　　[讲述]知道了生产硫酸的原理，那我们就一起学习生产中原料的选择。
　　[板书]二.生产中 的原料选择
　　[设疑]为什么不主张用黄铁矿作为原料，而要选择硫磺？
　　[讨论归纳]由于生产过程中产生的废弃物太多，处理成本高，所以选择硫磺、空气和水作为生产硫酸的原料。
　　[投影]硫酸生产的主要设备
　　[讲述]在实验室化学反应是在一定条件下进行的，所用仪器比较简单，自动化程度不高，而在我们的工业生产中 需要根据实际情况来选择合适的反应条件。现在同学们根据反应原理，阅读教材P6-7思考与交流，然后归纳该生产过程的适宜条件。
　　课题2   人工固氮技术-------合成氨
　　教学目标
　　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。
　　教学过程：
　　一、氮的固定
　　1、定义：氮的固定是指将游离态的氮转化为化合态氮的方法。                                                                    
　　2、方法：氨的固定主要方法有：
　　（1）人工合成氨：化学固氨法。其条件要求高、成本高、转化率低、效率低。
　　（2）根瘤菌，生物固氨。常温常压下进行。成本低、转化率高、效率高。
　　3、工业应用： 模拟生物的功能，把生物的功能原理用于化学工业生产，借以改善现有的并创造崭新的化学工艺过程。
　　二、合成氨的反应原理
　　【实验】分析P11的实验，结合有关物质的物理、化学性质总结试管口处湿润的PH试纸的变化，推测有关反应。
　　【师生】1、加热试管中的铁丝绒至红热后注入氢气和氨气的混合气体，可以看到湿润的PH试纸变蓝色
　　2.用氢气和氨气合成氨的反应式是
　　N2+3H2 2NH3 ，属放热反应。
　　3 、工业上，采用以铁为主的催化剂，在400～500℃和10M pa～30 Mpa的 条件下 合成氨。
　　【阅读】P12科学史话，结合已学化学平衡知识分析下面的问题
　　（1）合成氨中，催化剂的主要作用是什么？
　　答案：成千上万倍地加快化学反应速率，缩短达平衡的时间，提高日产量。
　　（2）合成氨的适宜条件是什么？
　　答案：以铁为主的催化剂，在400 ～500℃和10Mpa～30 Mpa的条件
　　（3）选择适宜生产条件的原则是什么？
　　提示：有较高的反应速率和平衡转化率，能最大 限度地提高利润。
　　（4）合成氨生产 时，为什么不采用尽可能高的压强？通常采用10MPa~300MPa 的压强？
　　提示：会增大设备的动力要求，增大成本。
　　（5）合成氨的反应为放热反应，降低温度会使平衡向右移动，但为什么温度要保持在400～500℃左右？
　　答案：合成氨的反应为放热反应，降低温度促使平衡向有移动，有利于 、 转化为 ；但降温必然减缓了反应速率，影响单位时间产率。生产中将二者综合考虑，既要保证 、 的转化率，又要保证较快的反应速率，只能选择适中的温度400～500℃左右 。应注意该温度为催化剂活化温度，低于此温度，催化剂不起作用。
　　（6）在 高温高压下，为什么还要使用催化剂？
　　提示：催化剂是影响反应速率的几个因素中，对反应速率影响程度最大的。
　　【师】应注意催化剂的如下特点：
　　①选择性：不同的反应选择不同的催化剂，如合成氨选择了铁触媒。每种催化剂都是对特定的反应有催化作用，并非能改变任何化学反应的速率。[]
　　②灵敏性：催化剂中混入杂质，常常会失去催化作用，称催化剂“中毒”，因此反应气体进入反应器前必须净化。
　　③催化剂只有在活化温度以上才能起催化作用，如铁触媒活化温度为40 0～500℃，因此该温度为合成氨的适宜温度。
　　三、合成氨的基本生产过程
　　1、合成氨三个主要步骤是
　　（1）造气    制备合成氨的原料气 ；
　　（2）净化    原料气的净化处理；
　　（3）合成    将原料气进行化学合成为氨。
　　2. 制备合成氨的原料气
　　（1）制取N2：物理方法为将空气液化，蒸发分离出氧气。化学方法为碳在空气中燃烧，O2充分反应后除去CO2制取氮气。
　　（2）制取H2：
　　①用水蒸气和焦碳高温反应制得，主要反应                 ，                      。
　　课题3 纯碱的生产
　　教学目标
　　知识与技能：
　　1. 了解纯碱的生产及发展过程。
　　2. 了解体验天然碱的生产与化工生产之间 的联系及体验技术的发展过程。
　　3. 了解路布兰法，掌握氨碱法（索尔维法）及联合制碱法（侯氏制碱法）。
　　过程与方法：
　　学会运用观察、实验、查阅资料等多种手段获取信息，并运用比较、分类、归纳、概括等方法对知识进行加工分析，逐步培养独立思考的能力和提高自主学习化学的能力。
　　情感态度与价值观：
　　在讨论与交流中培养与别人合作的能力，培养团队精神，并且注意加强化学与生活的联系，激发学生学习化学的兴趣，从而提高学化学、爱化学的自觉性。
　　教学重点：
　　氨碱法的生产原理
　　教学难点：
　　复杂盐溶液体系中固体物质的析出结晶即离子反应的实质
　　教学工具：
　　多媒体课件  黑板
　　教学方法：
　　讲授法  讨论法  分析法  总结法
　　教学设计：
　　【引课】
　　这一节课，我们一起来讨论“纯碱的生产”的相关问题。
　　【板书】
　　课题3  纯碱的生产
　　纯碱的化学名称是？（碳酸钠）
　　那碳酸钠有哪些用途呢？（图片）
　　发酵粉、洗碗、 制肥皂、制药、制松花蛋、纺织、玻璃、造纸、漂染，还可以用于其他含钠化合物的制备。
　　自然界中是否存在天然的碳酸钠？（图 片）
　　碱湖。
　　我们如何能够获得这些天然的纯碱呢？
　　（1） 一些生长在盐碱地和海岸附近的植物中含有碳酸钠，可以从植物的灰烬中提取。
　　（2） 当冬季来临时，碱湖中所含的碳酸钠结晶析出，经 过简单的加工就可以使用。
　　历史上，一般经过张家口和古北口转运到全国各地，因此，在我国素 有“口碱”之说。
　　【思考与交流】
　　1.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？
　　改变温度、结晶水合物的组成以及溶剂水的质量等因素，可以改变碳酸钠在水中的溶解情况，提高结晶析出的速率和质量（纯度）。[p;科&网]
　　【过渡】18世界中期工业革命以后，天然碱和从植物的灰烬中提取的碱已经不能满足生产发展的需要，纯碱工业随之发展起来。
　　2.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么？为什么？
　　碳酸钠中含有钠离子和碳酸根离子。自然界中存在的含钠离子的化合物很多，大量存在的、最常见的是氯化钠；因此，氯化钠是比较理想的生产原料之一。碳酸根可以有碳酸盐直接提供，也可有由二氧化碳制取，较为理想的原料是碳酸钙。
　　【过渡】世界上最早实现碳酸钠的工业生产的路布兰法的原料就是用的氯化钠和碳酸钙。我们简单的了解一下：
　　【资料卡片】
　　世界上最早是通过路布兰法实现了碳酸钠的工业生产。其生产原理是：
　　1. 用硫酸将食盐转变成硫酸钠
　　NaCl+H2SO4==NaHSO4+HCl↑