《氨的合成》學(xué)案1(蘇教版選修2)

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1、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(shí)催化劑的研制對(duì)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(shí)回顧） 1. 從平衡的速率角度思考如何選

2、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(shí)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?qǐng)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(qǐng)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

3、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(cè)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.Hj CiUlO%) FefOlhj 6 緊接下齊左喘1 嗎5 NIL >KlICOj 依據(jù)上述流程，完成下列填空: ⑴ ⑵ 示) ⑶ 天然氣脫硫時(shí)的化學(xué)方程式是

4、 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 ⑻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(qǐng)?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)

5、，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 CO H2 N2 02 體積(L) 25 60 15 2. 5 計(jì)算該富氧空氣屮。2和N2的體積比V(。2)/V(N2)。 ⑷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

6、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)。 空氣 操作步驟有： A.在干燥管內(nèi)填滿堿石灰，質(zhì)量為mg C.檢查裝置氣密性 E.打開止水夾 Wg G.緩慢加入稀硫酸至不再產(chǎn)生氣體為止⑴正確的操作順序是（填符號(hào)）：C-__ —F B.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-*

7、■D-*■-*■G BIC 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。 ⑴在錐形瓶中岀現(xiàn)白色煙霧的原因是⑵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HNO3 4.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(cè)定產(chǎn)品中Na2CO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的實(shí)驗(yàn)裝置? ⑵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? ⑶計(jì)算溶液中Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)

8、算式是? ⑷若去掉裝置甲，測(cè)定結(jié)果會(huì),若去掉裝置乙，測(cè)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(jiǎn)要表示如下： ⑴上述生產(chǎn)純堿的方法稱，副產(chǎn)品的一種用途為o⑵沉淀池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是? ⑶寫出上述流程中X物質(zhì)的分子式o⑷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(hào)）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⑹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⑻增大NhV的濃度，使NH4CI更多地析

9、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 O oc 10C 度- 20C 30°C 40C 50C 60C 100°C

10、 NaCI 35.7 35.8 36.0 36.3 36.6 37.0 37.3 39.8 NH4HCO3 11.9 15.8 21.0 27.0 —① —— —— —— NaHCO3 6.9 8.1 9.6 11.1 12.7 14.5 16.4 — NH4CI 29.4 33.3 37.2 41.4 45.8 50.4 55.3 77.3 ①〉35°CNH4HCO3會(huì)有分解 請(qǐng)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

11、) 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(cè)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

12、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0molo 3)以下是另一種將CO2轉(zhuǎn)化為02的實(shí)驗(yàn)設(shè)想MgClj*6H1O——VMgCfc——+Cl: 其屮，由MgCl2

13、?6H2O制取無水MgCH的部分裝置（鐵架臺(tái)、酒精燈已略）如下: *t oI ■I 感i匸 ［實(shí)驗(yàn)操作］ ① 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。 ② 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?jī)?nèi)燃燒，幾分鐘后火焰熄滅。 ③ 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

14、刻后F中的溶液變紅。 回答下列問題： （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 ① 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 ② 裝置b中填充的物質(zhì)可能是（填入編號(hào)）c.硅膠f.堿石灰g.無水氯化鈣h.濃硫酸 ③ 設(shè)計(jì)d裝置要注意防止倒吸，請(qǐng)?jiān)诜娇蝈嫵鰀裝置的簡(jiǎn)圖，并要求與裝置c的出口處相連（鐵架臺(tái)不必畫出）。 途。 實(shí)驗(yàn)室制備9、I.合成氨工業(yè)對(duì)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 ①滴加濃氨水 ③氯化鞍溶液與氫氧化鈉溶液共熱④固態(tài)氯化鍍與氫氧化鈣混合加熱III.為了在實(shí)

15、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②固體氫氧化鈉中 （2）C瓶?jī)?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?jī)?nèi)氣體 煙坯薩巳、衩1度 的成份是。 (3)在步驟③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) C02 30~40°C (B) C02 0~10°C (C) NH3 30~40°C (D) NH3 0~10°C