《氨的合成》學(xué)案1(蘇教版選修2)

專題二從自然資源到化學(xué)品（課程標(biāo)準(zhǔn)要求）了解我國主要生產(chǎn)資源、基本化工產(chǎn)品的主要種類和發(fā)展概況。1. 了解合成氨的主要反應(yīng)原理、原料、重要設(shè)備、流程和意義，認(rèn)識催化劑的研制對促進(jìn)化學(xué)工業(yè)發(fā)展的重大意義。2. 用碳酸氫鞍和食鹽制備碳酸鈉，了解氯堿工業(yè)的資料。（教學(xué)內(nèi)容增減建議）淡化合成氨的化學(xué)原理講述，主要培養(yǎng)分析流程和裝置圖的能力，利用原料氣的獲得，強(qiáng)化反應(yīng)方程式的書寫；增加候氏制堿法的講述。（課時(shí)安排）第一單元用4課時(shí)；第二單元3課時(shí)，第三單元3課時(shí)。復(fù)習(xí)2課時(shí)。共12課時(shí)第一單元氨的合成以及候氏制堿法（4、5、6課時(shí)）（知識回顧）1. 從平衡的速率角度思考如何選擇合成氨氣的條件？2. 合成氨氣的溫度選擇為什么選擇500攝氏度左右3. 為什么工業(yè)制硫酸中選擇常壓，而工業(yè)合成氨氣選擇高壓？4. 工業(yè)設(shè)計(jì)考慮的因素有哪些？（知識學(xué)習(xí)觀察課本工業(yè)合成氨的流程圖思考如何及時(shí)分離出氨氣？原理是什么？1. 循環(huán)設(shè)計(jì)的目的是什么？如何實(shí)現(xiàn)循環(huán)？2. 原料氣氮?dú)獾牡玫降耐緩侥憧梢栽O(shè)計(jì)出哪些？你認(rèn)為可行的方法是什么？能否直接利用空氣？理由是什么？5. 你有幾種方法得到氫氣？你認(rèn)為可行的研究方向?yàn)?？利用水和煤得到氫氣是普遍采用的方法請寫出化學(xué)方程式，從實(shí)驗(yàn)的角度思考如何得到純凈的氫氣？&請觀察課本合成氨塔，思考合成氨氣塔的設(shè)計(jì)的意圖，為什么采用四層催化劑？熱交換器的作用是什么？冷激氣的設(shè)計(jì)思路是什么？10.合成的氨氣配水使用是一種肥料，為什么還要轉(zhuǎn)化為鞍鹽或尿素？后者的好處是什么？14.候氏制堿法的原理為：,利用濃氨水、碳酸鈣、鹽酸、硝石灰、氯化錢、食鹽為原料生產(chǎn)碳酸氫鈉，并設(shè)計(jì)食鹽測量所得產(chǎn)品屮食鹽的含量習(xí)題鞏固：1、利用天然氣合成氨的工藝流程示意如下：1!:S««1!1一次轉(zhuǎn)化CO.HjCiUlO%)FefOlhj6緊接下齊左喘1嗎5NIL>KlICOj依據(jù)上述流程，完成下列填空:示)天然氣脫硫時(shí)的化學(xué)方程式是mol(用含n的代數(shù)式表nmolCH4經(jīng)一次轉(zhuǎn)化后產(chǎn)生CO0.9nmol,產(chǎn)生出(多選扣分)(多選扣分)K2CO3(aq)和CO?反應(yīng)在加壓下進(jìn)行，加壓的理論依據(jù)是相似相溶原理(b)勒沙特列原理(c)酸堿屮和原理(4)由KHCO3分解得到的CO?可以用于(寫出CO?的一種重要用途)。(5)整個(gè)流程有三處循環(huán)，一是Fe(OH)3循環(huán)，二是？CO3(aq)循環(huán)，請?jiān)谏鲜隽鞒虉D屮標(biāo)出第三處循環(huán)(循環(huán)方向、循環(huán)物質(zhì))。2、合成氨原料可以由天然氣制取。其主要反應(yīng)為：CH4(g)+H20(g)-CO(g)+3H2(g)(1) lm3(標(biāo)準(zhǔn)狀況)CH4按上式完全反應(yīng)，產(chǎn)生出mol。(2) CH4和O2的反應(yīng)為：2CH4(g)+02(g)f2C0(g)+4H2(g)設(shè)CH4同時(shí)和出0(g)及O2(g)反應(yīng)。In?(標(biāo)準(zhǔn)狀況)CH4按上述兩式完全反應(yīng)，產(chǎn)物氣體的體積V標(biāo)準(zhǔn)狀況)為。(3) CH4和出0(g)及富氧空氣(02含量較高，不同富氧空氣氧氣含量不同)混合反應(yīng)，產(chǎn)物氣體組成如下表：氣體COH2N202體積(L)2560152.5計(jì)算該富氧空氣屮。2和N2的體積比V(。2)/V(N2)。若CH4和出0(g)及富氧空氣混合反應(yīng)的產(chǎn)物屮，V(出)/V(N2)=3:1(合成氨反應(yīng)的最佳比)，則反應(yīng)屮的出0(g)和富氧空氣的體積比為何值？在合成氨時(shí)，將1體積氮?dú)夂?體積氫氣混合后通過合成塔屮催化劑，若從塔屮導(dǎo)出的混合氣體屮，氨氣的體積分?jǐn)?shù)為12%,求N2和H2的體積分?jǐn)?shù)各為多少？3、實(shí)驗(yàn)室用氨氧化制取NO?氣體，可將下圖中A,B,C三部分儀器直接相連來實(shí)現(xiàn)?？諝獠僮鞑襟E有：A.在干燥管內(nèi)填滿堿石灰，質(zhì)量為mgC.檢查裝置氣密性E.打開止水夾WgG.緩慢加入稀硫酸至不再產(chǎn)生氣體為止正確的操作順序是（填符號）：C-_FB.取ng樣品裝入廣口瓶中D.關(guān)閉止水夾F.緩慢鼓入空氣數(shù)分鐘，再稱干燥管質(zhì)量為H.緩緩鼓入空氣數(shù)分鐘E-*D-*-*GBIC按上述裝置制N02時(shí)，在錐形瓶中常常觀察到白色煙霧，試在方框I和II中分別出所需儀器，并在儀器中裝入適當(dāng)藥品，能使錐形瓶中出現(xiàn)明顯的紅棕色N02氣體。在錐形瓶中岀現(xiàn)白色煙霧的原因是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)硝酸，最主要的一個(gè)設(shè)備是制得HN03的一般濃度為50%,若要制得更濃的HNO3，可用作吸水劑，再經(jīng)即可得到96%以上的濃HNO34.工業(yè)生產(chǎn)的純堿常含有少量的NaCI等雜質(zhì).圖2-3是測定產(chǎn)品中Na2CO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的實(shí)驗(yàn)裝置步驟F中，要緩緩鼓入空氣數(shù)分鐘，鼓入空氣的目的是,裝置甲的作用是,裝置乙的作用是?計(jì)算溶液中Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算式是?若去掉裝置甲，測定結(jié)果會(huì),若去掉裝置乙，測定結(jié)果會(huì)?（填"偏大"、"偏小"或"無影響"?）5、我國化學(xué)侯德榜（右圖）改革國外的純堿生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)流程可簡要表示如下：上述生產(chǎn)純堿的方法稱，副產(chǎn)品的一種用途為o沉淀池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是?寫出上述流程中X物質(zhì)的分子式o使原料氯化鈉的利用率從70%提高到90%以上，主要是設(shè)計(jì)了_（填上述流程中的編號）的循環(huán)。從沉淀池中取出沉淀的操作是o（5）為檢驗(yàn)產(chǎn)品碳酸鈉中是否含有氯化鈉，可取少量試樣溶于水后，再滴加向母液中通氨氣，加入細(xì)小食鹽顆粒，冷卻析出副產(chǎn)品，通氨氣的作用有增大NhV的濃度，使NH4CI更多地析出（b）使NaHCO3更多地析出（c）使NaHCC>3轉(zhuǎn)化為Na2CO3,提高析出的NH4CI純度6、根據(jù)侯德榜制堿法原理并參考下表的數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)室制備純堿Na2CO3的主要步驟是：將配制好的飽和NaCI溶液倒入燒杯中加熱，控制溫度在30?35°C,攪拌下分批加入研細(xì)的NH4HCO3固體，加料完畢后，繼續(xù)保溫30分鐘，靜置、過濾得NaHCO3晶體。用少量蒸憎水洗滌除去雜質(zhì)，抽干后，轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿屮，灼燒2小時(shí)，制得Na2CO3固體。四種鹽在7卜同溫F的溶解度(g/ioog水)表Ooc10C度-20C30°C40C50C60C100°CNaCI35.735.836.036.336.637.037.339.8NH4HCO311.915.821.027.0NaHCO36.98.19.611.112.714.516.4NH4CI29.433.337.241.445.850.455.377.335°CNH4HCO3會(huì)有分解請回答：(1) 反應(yīng)溫度控制在30?35°C,是因?yàn)槿舾哂?5°C,則,若低于30°C,則；為控制此溫度范圍，采取的加熱方法為。(2) 加料完畢后，繼續(xù)保溫30分鐘，目的是。靜置后只析出NaHCO3晶體的原因是。用蒸館水洗滌NaHCO3晶體的目的是除去雜質(zhì)(以化學(xué)式表示)。(3) 過濾所得的母液中含有(以化學(xué)式表示)，需加入,并作進(jìn)一步處理，使NaCI溶液循環(huán)使用，同時(shí)可回收NH4CI。(4) 測試純堿產(chǎn)品中NaHCO3含量的方法是：準(zhǔn)確稱取純堿樣品Wg,放入錐形瓶屮加蒸憎水溶解，力口1?2滴酚瞅指不劑，用物質(zhì)的量濃度為c(mol/L)的HCI溶液滴定至溶液由紅色到無色(指示CO32_+H+=HCO3_反應(yīng)的終點(diǎn))，所用HCI溶液體積為VmL,再加1?2滴甲基橙指不劑，繼續(xù)用HCI溶液滴定至溶液由黃變橙，所用HCI溶液總體積為V2mL。寫出純堿樣品屮NaHCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算式：NaHCO3(%=7、下圖屮能驗(yàn)證氯化鈉溶液(含酚瞅)電解產(chǎn)物的裝置是TaHlUraR/KTFA別役述爪飽和食輕水皿飽和債鹽水r>8、航天飛行器座艙內(nèi)空氣更新過程如圖所示：(1)II是CO?和出的反應(yīng)裝置，該反應(yīng)的化學(xué)方程式(2)從裝置I,II,III可看出，。2的來源是C02和出0,宇航員每天消耗28mol02，呼出23molCO2，則宇航員每天呼出的氣體屮含出0molo3)以下是另一種將CO2轉(zhuǎn)化為02的實(shí)驗(yàn)設(shè)想MgClj*6H1OVMgCfc+Cl:其屮，由MgCl2?6H2O制取無水MgCH的部分裝置（鐵架臺、酒精燈已略）如下:*toII感i匸實(shí)驗(yàn)操作 檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性后，關(guān)閉彈簧夾a、b、c、d、e。在A屮加入鋅粒，向長頸漏斗注入一定量稀硫酸。打開彈簧夾c、d、e,貝HA中有氫氣發(fā)生。在F出口處收集氫氣并檢驗(yàn)其純度。 關(guān)閉彈簧夾c,取下截去底部的細(xì)口瓶C,打開彈簧夾a,將氫氣經(jīng)導(dǎo)管B驗(yàn)純后點(diǎn)燃,然后立即罩上無底細(xì)口瓶C,塞緊瓶塞，如圖所示。氫氣繼續(xù)在瓶內(nèi)燃燒，幾分鐘后火焰熄滅。 用酒精燈加熱反應(yīng)管E,繼續(xù)通氫氣，待無底細(xì)口瓶C內(nèi)水位下降到液面保持不變時(shí)，打開彈簧夾b,無底細(xì)口瓶C內(nèi)氣體經(jīng)D進(jìn)入反應(yīng)管E,片刻后F中的溶液變紅?；卮鹣铝袉栴}：（1）檢驗(yàn)氫氣純度的目的是上圖屮，裝置a由、雙孔塞和導(dǎo)管組成 循環(huán)物質(zhì)甲的名稱是制取無水氯化鎂必須在氯化氫存在的條件下進(jìn)行，原因是 裝置b中填充的物質(zhì)可能是（填入編號）c.硅膠f.堿石灰g.無水氯化鈣h.濃硫酸 設(shè)計(jì)d裝置要注意防止倒吸，請?jiān)诜娇蝈嫵鰀裝置的簡圖，并要求與裝置c的出口處相連（鐵架臺不必畫出）。途。實(shí)驗(yàn)室制備9、I.合成氨工業(yè)對化學(xué)的國防工業(yè)具有重要意義。寫出氨的兩種重要用II.氨氣，下列方法屮適宜選用的是滴加濃氨水氯化鞍溶液與氫氧化鈉溶液共熱固態(tài)氯化鍍與氫氧化鈣混合加熱III.為了在實(shí)驗(yàn)室利用工業(yè)原料制備少量氨氣，有人設(shè)計(jì)了如下裝置（圖中夾持裝置均己略去）。0固態(tài)氯化鍍加熱分解固體氫氧化鈉中（2）C瓶內(nèi)水位下降到液面保持不變時(shí)，A裝置內(nèi)發(fā)生的現(xiàn)象是,防止了實(shí)驗(yàn)裝置中壓強(qiáng)過大。此時(shí)再打開彈簧夾b的原因是，C瓶內(nèi)氣體煙坯薩巳、衩1度的成份是。(3)在步驟屮，先加熱鐵觸媒的原因是。反應(yīng)管E中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是。10、聯(lián)合制堿法屮關(guān)鍵的一步是把NHQ從幾乎飽和的NaHC03溶液屮分離出來，為此根據(jù)NaCI和NH4CI溶解度的差異，向混合溶液屮通入某種氣體，同時(shí)加入磨細(xì)的食鹽，可析解出不夾帶NaHC03的NHKI.NaC閑NH4CI共同存在時(shí)的溶解度曲線如圖所示，以下操作正確的是通入氣體溫度控制(A)C023040°C(B)C02010°C(C)NH33040°C(D)NH3010°C