2024-2025學(xué)年高中化學(xué) 第一單元 走進(jìn)化學(xué)工業(yè) 1.2 人工固氮技術(shù)-合成氨說課教案3 新人教版選修2

2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第一單元走進(jìn)化學(xué)工業(yè)1.2人工固氮技術(shù)——合成氨說課教案3新人教版選修2主備人備課成員教材分析本節(jié)課選自《2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第一單元走進(jìn)化學(xué)工業(yè)》中的1.2節(jié)“人工固氮技術(shù)——合成氨”。教材通過介紹人工固氮技術(shù)的基本原理、合成氨工業(yè)的發(fā)展歷程以及其在國民經(jīng)濟(jì)中的重要作用，旨在幫助學(xué)生了解化學(xué)工業(yè)與生產(chǎn)實(shí)踐的結(jié)合，培養(yǎng)其科學(xué)素養(yǎng)。本節(jié)內(nèi)容與課本緊密關(guān)聯(lián)，深入淺出地闡述了合成氨的化學(xué)反應(yīng)原理、工藝流程及實(shí)際應(yīng)用，符合高中二年級(jí)學(xué)生的知識(shí)水平和認(rèn)知能力，具有實(shí)用性和現(xiàn)實(shí)意義。核心素養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)課通過探究人工固氮技術(shù)——合成氨的過程，旨在培養(yǎng)學(xué)生以下核心素養(yǎng)：科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)，能夠運(yùn)用化學(xué)知識(shí)解釋合成氨的原理，并通過實(shí)驗(yàn)操作，觀察和分析化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象；宏觀與微觀相結(jié)合的觀念，理解固氮過程中氮元素的轉(zhuǎn)化和分子結(jié)構(gòu)的改變；證據(jù)推理與模型認(rèn)知能力，通過比較不同固氮方法的優(yōu)缺點(diǎn)，建立合成氨過程的思維模型；科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任，認(rèn)識(shí)到合成氨技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和工業(yè)發(fā)展中的重要性，激發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)技術(shù)應(yīng)用于社會(huì)發(fā)展的責(zé)任感。重點(diǎn)難點(diǎn)及解決辦法本節(jié)課的重點(diǎn)在于理解人工固氮技術(shù)的原理、合成氨的反應(yīng)過程及其工業(yè)應(yīng)用。難點(diǎn)在于掌握合成氨反應(yīng)中催化劑的作用、反應(yīng)條件的優(yōu)化以及實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中的能量效率問題。

解決辦法：

1.通過動(dòng)態(tài)模擬和實(shí)驗(yàn)演示，直觀展示合成氨的反應(yīng)過程，幫助學(xué)生理解反應(yīng)原理。

2.設(shè)計(jì)互動(dòng)討論環(huán)節(jié)，讓學(xué)生探討催化劑的選擇和反應(yīng)條件對(duì)合成氨效率的影響，加深對(duì)難點(diǎn)的理解。

3.引入案例分析，分析工業(yè)生產(chǎn)中解決能量效率問題的實(shí)際策略，如熱能回收和循環(huán)利用。

4.利用圖表、數(shù)據(jù)等教學(xué)資源，輔助學(xué)生建立清晰的化學(xué)反應(yīng)過程和能量轉(zhuǎn)化的概念。

5.組織小組合作探究，鼓勵(lì)學(xué)生提出問題，引導(dǎo)他們通過查閱資料、相互討論等方式，自主解決疑惑。學(xué)具準(zhǔn)備多媒體課型新授課教法學(xué)法講授法課時(shí)第一課時(shí)師生互動(dòng)設(shè)計(jì)二次備課教學(xué)資源-軟件資源：化學(xué)教學(xué)軟件、合成氨工藝流程模擬系統(tǒng)、科普動(dòng)畫視頻。

-硬件資源：實(shí)驗(yàn)室合成氨實(shí)驗(yàn)裝置、催化劑樣品、反應(yīng)釜模型。

-課程平臺(tái)：學(xué)校課程管理系統(tǒng)、在線學(xué)習(xí)平臺(tái)。

-信息化資源：電子白板、PPT課件、教學(xué)互動(dòng)軟件。

-教學(xué)手段：實(shí)驗(yàn)演示、小組討論、案例分析、互動(dòng)問答、多媒體教學(xué)。教學(xué)過程1.導(dǎo)入新課

同學(xué)們，我們?cè)谏弦还?jié)課中了解了化學(xué)工業(yè)的基本概念和重要性。今天，我們將走進(jìn)人工固氮技術(shù)——合成氨的世界。合成氨在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和工業(yè)發(fā)展中具有舉足輕重的地位，那么它是如何實(shí)現(xiàn)的呢？讓我們一起探究這一神奇的化學(xué)反應(yīng)。

2.探究合成氨的原理

首先，我來給大家講解一下合成氨的基本原理。合成氨是一種將氮?dú)猓∟2）和氫氣（H2）在高溫高壓的條件下，通過催化劑催化反應(yīng)生成氨氣（NH3）的過程。這個(gè)過程被稱為哈柏-博世工藝。

（1）展示動(dòng)態(tài)模擬和實(shí)驗(yàn)演示，讓學(xué)生直觀地了解合成氨的反應(yīng)過程。

（2）引導(dǎo)學(xué)生通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式，并討論反應(yīng)條件對(duì)合成氨效率的影響。

3.探討催化劑的作用

（1）展示不同催化劑的樣品，讓學(xué)生了解催化劑的種類和特點(diǎn)。

（2）組織學(xué)生討論催化劑在合成氨反應(yīng)中的作用，以及如何選擇合適的催化劑。

（3）通過實(shí)驗(yàn)，觀察不同催化劑對(duì)合成氨反應(yīng)速率的影響，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)規(guī)律。

4.研究反應(yīng)條件的優(yōu)化

合成氨反應(yīng)需要在高溫高壓的條件下進(jìn)行，那么這些條件是如何影響反應(yīng)效率的呢？

（1）引導(dǎo)學(xué)生探討溫度、壓力等反應(yīng)條件對(duì)合成氨反應(yīng)的影響。

（2）組織學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)，觀察不同反應(yīng)條件下合成氨的產(chǎn)量，分析數(shù)據(jù)，總結(jié)優(yōu)化策略。

5.案例分析：工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

現(xiàn)在，讓我們來看看合成氨技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。

（1）展示合成氨工業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際案例，讓學(xué)生了解合成氨在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和工業(yè)發(fā)展中的重要性。

（2）分析案例中解決能量效率問題的實(shí)際策略，如熱能回收和循環(huán)利用。

（3）引導(dǎo)學(xué)生探討如何提高合成氨工藝的環(huán)保性能，降低能耗。

6.小組合作探究

為了讓大家更深入地理解合成氨技術(shù)，接下來我們進(jìn)行小組合作探究。

（1）分組討論，讓學(xué)生針對(duì)合成氨技術(shù)的原理、催化劑、反應(yīng)條件等方面提出問題。

（2）鼓勵(lì)學(xué)生通過查閱資料、相互討論等方式，自主解決疑惑。

（3）組織各小組匯報(bào)探究成果，分享學(xué)習(xí)心得。

7.總結(jié)與反思

（1）讓學(xué)生回顧本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，總結(jié)重點(diǎn)知識(shí)。

（2）教師點(diǎn)評(píng)學(xué)生表現(xiàn)，提出改進(jìn)意見。

（3）鼓勵(lì)學(xué)生課后繼續(xù)深入探究合成氨技術(shù)，關(guān)注化學(xué)工業(yè)的發(fā)展動(dòng)態(tài)。拓展與延伸1.拓展閱讀材料

為了幫助大家更好地理解合成氨技術(shù)的背景和應(yīng)用，我為大家推薦以下拓展閱讀材料：

-《化學(xué)工業(yè)的歷史與發(fā)展》

-《合成氨技術(shù)的創(chuàng)新與挑戰(zhàn)》

-《固氮微生物與人工固氮技術(shù)》

-《工業(yè)催化原理及其在合成氨中的應(yīng)用》

-《綠色化學(xué)工藝與合成氨生產(chǎn)》

這些材料可以讓大家更深入地了解化學(xué)工業(yè)的發(fā)展、合成氨技術(shù)的演進(jìn)以及相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究。

2.課后自主學(xué)習(xí)和探究

（1）研究合成氨工藝的改進(jìn)和新技術(shù)的發(fā)展，例如低溫合成氨技術(shù)、納米催化劑的應(yīng)用等。

（2）探討合成氨工業(yè)對(duì)環(huán)境的影響，以及如何實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)，降低能耗和廢棄物排放。

（3）了解合成氨在農(nóng)業(yè)、化工、能源等領(lǐng)域的具體應(yīng)用，研究其對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)。

（4）關(guān)注固氮微生物的研究進(jìn)展，了解生物固氮與人工固氮技術(shù)的結(jié)合。

（5）通過查閱資料、實(shí)地考察、訪談等方式，收集有關(guān)合成氨工業(yè)的實(shí)例，分析其成功經(jīng)驗(yàn)和存在的問題。

希望同學(xué)們能夠充分利用這些拓展資源，結(jié)合課本知識(shí)，進(jìn)行深入的課后學(xué)習(xí)和探究。通過自主學(xué)習(xí)，不斷提高自己的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)，為將來的學(xué)習(xí)和工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)，也希望大家能夠關(guān)注化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，為我國的科技創(chuàng)新和綠色發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。反思改進(jìn)措施（一）教學(xué)特色創(chuàng)新

1.在本節(jié)課的教學(xué)中，我嘗試將理論知識(shí)與實(shí)際工業(yè)應(yīng)用緊密結(jié)合，通過動(dòng)態(tài)模擬、實(shí)驗(yàn)演示和案例分析，讓學(xué)生更直觀地理解合成氨的原理和工藝流程。這種教學(xué)方式增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手能力。

2.我還注重培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理和模型認(rèn)知能力，引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和案例分析，探討催化劑選擇、反應(yīng)條件優(yōu)化等問題。這種探究式教學(xué)有助于提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和解決問題的能力。

（二）存在主要問題

1.在教學(xué)組織方面，我發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生在小組討論中參與度不高，可能是因?yàn)樗麄儗?duì)合成氨技術(shù)的了解還不夠深入，導(dǎo)致討論不夠熱烈。

2.在教學(xué)方法上，雖然我試圖通過多種教學(xué)手段激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，但仍有部分學(xué)生對(duì)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)原理感到困惑，難以完全消化吸收。

（三）改進(jìn)措施

針對(duì)以上反思，我計(jì)劃采取以下改進(jìn)措施：

1.針對(duì)學(xué)生在小組討論中參與度不高的問題，我將在今后的教學(xué)中加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)，提前為學(xué)生提供相關(guān)資料，讓學(xué)生在課前對(duì)合成氨技術(shù)有更深入的了解，從而提高討論效果。

2.針對(duì)學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)原理的困惑，我將在課堂上增加互動(dòng)環(huán)節(jié)，鼓勵(lì)學(xué)生提問，及時(shí)解答學(xué)生的疑惑。同時(shí)，課后為學(xué)生提供更多的輔導(dǎo)和答疑機(jī)會(huì)，幫助學(xué)生鞏固知識(shí)點(diǎn)。

3.加強(qiáng)與企業(yè)的合作，定期組織學(xué)生實(shí)地考察合成氨工業(yè)生產(chǎn)，讓學(xué)生親身感受化學(xué)工業(yè)的魅力，提高學(xué)習(xí)的積極性。典型例題講解例題一：

給出合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式，并解釋為什么需要高溫高壓的條件。

答案：

化學(xué)方程式：N2+3H2→2NH3

解釋：合成氨反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)，需要在高溫高壓的條件下進(jìn)行，以利于平衡向生成氨氣的方向移動(dòng)。高溫可以提高反應(yīng)速率，同時(shí)有助于催化劑的活性；高壓則可以增加氮?dú)夂蜌錃獾臐舛?，促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。

例題二：

解釋催化劑在合成氨反應(yīng)中的作用，并列舉幾種常用的催化劑。

答案：

催化劑在合成氨反應(yīng)中的作用是降低反應(yīng)的活化能，提高反應(yīng)速率。常用的催化劑有鐵催化劑、銠催化劑、鉬催化劑等。

例題三：

合成氨反應(yīng)過程中，如何通過控制反應(yīng)條件來優(yōu)化反應(yīng)效率？

答案：

可以通過以下方式優(yōu)化反應(yīng)效率：

1.溫度控制：選擇適宜的反應(yīng)溫度，以提高催化劑的活性和反應(yīng)速率。

2.壓力控制：適當(dāng)增加壓力，使反應(yīng)物濃度增加，促進(jìn)平衡向生成氨氣的方向移動(dòng)。

3.催化劑的選擇：選擇活性高、穩(wěn)定性好的催化劑，以提高反應(yīng)速率和產(chǎn)率。

例題四：

合成氨工業(yè)生產(chǎn)中，為什么需要關(guān)注能量效率問題？

答案：

合成氨反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，在工業(yè)生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱能。關(guān)注能量效率問題，可以有效利用這部分熱能，降低生產(chǎn)成本，減少能源消耗，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

例題