2020-2021学年高中化学 新人教版选修2 第一单元走进化学工业 课题2 人工固氮技术__合成氨学案

课题2　人工固氮技术——合成氨 1．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．了解工业合成氨与环境的关系，知道合成氨工业“三废”处理的基本方法。 一、氮的存在和固定 1．存在 地壳中含量只有0.04%，大气中氮气占空气体积的78%。 2．氮的固定 (1)概念：氮的固定是指将游离态氮转变为化合态氮的方法。 (2)分类 氮的固定eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(自然固氮\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(高能固氮如：通过闪电等产生氮的化合物,生物固氮如：豆科植物的根瘤菌固氮)),人工固氮\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(工业合成氮,仿生固氮)))) 二、合成氨的反应原理 1．反应原理 用氢气和氮气合成氨的化学方程式为：N2＋3H2eq \o(,\s\up7(高温、高压),\s\do5(催化剂))2NH3。 2．反应特点 合成氨反应是一个可逆、放热、气体分子总数减小的反应。 3．反应条件 工业上，合成氨的适宜条件为采用以铁为主的催化剂、400～500_℃的温度、10～30_MPa的压强。 三、合成氨的基本生产过程 合成氨的基本生产过程主要包括三个步骤：造气(制备合成氨的原料气)；净化(原料气净化处理)；合成(使原料气进行化学反应合成氨)。 1．制备合成氨的原料气 (1)氮气的制备 ①物理方法：空气eq \o(――→,\s\up7(降温),\s\do5(加压))液态空气eq \o(――→,\s\up7(蒸馏),\s\do5(精馏)) eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(液氮,液氧)) ②化学方法：将空气中的氧气与碳作用生成CO2，再除去CO2。 (2)氢气的制备 ①碳与水蒸气的反应，用方程式表示为：C＋H2O(g)eq \o(=====,\s\up7(高温))CO＋H2。 ②水蒸气与碳氢化合物的反应，用方程式表示为：CH4＋H2O(g)eq \o(=====,\s\up7(高温),\s\do5(催化剂))3H2＋CO，CH4＋H2O(g)eq \o(=====,\s\up7(高温),\s\do5(催化剂))4H2＋CO2。 2．原料气的净化 (1)含义：原料气的净化是指除去原料气中杂质的