uzluga.ru
добавить свой файл





9 класс.

Тема: «Производство аммиака»

(Театрализованное представление

Девиз урока: «Счастье не ищут, а делают. Спешите делать добро».


Казимирова А.Д.


Производство аммиака.


Девиз урока: "Счастье не ищут, а делают. Спешите делать добро."

Цели: познакомить учащихся с основными научно-техническими принципами производства аммиака, выяснить условия, позволяющие управлять ходом реакции, понять значение циркуляции, повторить химическое равновесие, условия смещения равновесия; роль катализатора.


Оборудование: на столах уч-ся - разложенные карты-схемы производства аммиака, которые представляют coбой краткий конспект содержания урока.


Слово учителя Ход урока.

"Тема сегодняшнего урока связана с удивительной историей, которую я собираюсь вам рассказать. Я назвала ее так: "Как Азот уговорили делать добро - кормить землю и растения.» Вы, конечно, читали замечательную книгу английского писателя Джонатана Свифта "Путешествия Гулливера". Она полна любопытных приключений и истории, и, может быть, вы помните, как автор устами мудрого короля лапутян высказал мысль о том, что человек, который вырастит два колоска там, где рос один, окажет людям неоценимую услугу. А ведь, действительно, это старинная сокровенная мечта земледельца - вырастить два колоска вместо одного, значит - удвоить урожай. А если много зерна, значит много хлеба, много молока, шерсти я других необходимых человеку продуктов.

Немало времени прошло с тех пор, пока Свифт написал свою книгу. Не раз пробовали люди, в одиночку и общими усилиями повысить плодородие почвы и увеличить урожай. Иногда это удавалось чаще, иногда - нет.

Причина в том, что земля отдавала растениям все содержащиеся в ней питательные в-ва, а сама все более и более истощалась, и потому из года в год уменьшался урожай. Испокон веков человек называл землю кормилицей своей, но ведь и кормилице нужен корм; об этом люди когда-то мало думали. Выражение "корм для земли" люди заменили аналогичным по смыслу: «удобрения». Прислушайтесь, как звучит оно: "у-добр-ение". Вам ясно, что корень "добр" от слова "добро".И в самом деле, удобряя землю, человек делает ее добрее, создает условия для лучшей роста и развития растений. И земля в ответ на такую заботу щедро расплачивается высоким урожаем. Итак, каков же состав удобрений. Ученые давно установили, что в их основе должны быть элементы: азот, калии, фосфор, прежде всего необходимые растениям, так же как человеку мясо, хлеб, молоко, но, кроме того, человек нуждается, например, в витаминах, и растениям для нормального роста и развития требуются микроудобрения - незначительные добавки цинка, марганца, меди и других элементов.


Однако, наиболее ценными удобрениями считаются те, которые содержат азот.


Вторая часть кинофильма "Азот"

Посмотрим кинофрагмент, который подтверждает этот вывод.

Кинофрагмент.

Всвязи с интенсивным развитием земледелия только с помощью грозовых дождей и бобовых растений невозможно обеспечить землю необходимым количеством усвояемого азота. И коль уж человек нарушил почвенный природный баланс, он обязал его восстановить. Но как это сделать. Люди живут на дне огромного воздушного океана, а вам известно, что воздух на 4/5 своего объема состоит из азота - простого вещества. Казалось бы, чего проще. Бери азот из воздуха и готовь из него удобрения. Но как его взять. Ведь вы уже знаете, что азот при обычных условиях не активен. Недаром азот воздуха сравнивают с летящей птицей, которую трудно поймать. Перед учеными встала задача "связать крылья этой птичке" т.е. научиться химически связывать этот азот воздуха и производить из него минеральные удобрения. Вот и настал момент рассказать вам сказку о том, как это могло произойти.



закрепляет на доске бумажную куклу, символ Азота-злого надменного юношу.



Учительница

Вы, наверное, догадались, что Азот ведет довольно замкнутый образ
жизни, ни с кем не желает поддерживать отношения. По-видимому, он очень высокого мнения о себе и это не случайно, ведь у него огромные владения в атмосфере Земли, а кроме того, он возомнил себя близким родственником Благородных газов. И если мы ещё раз вспомним строение молекулы Азота, то убедимся, что у него есть на это основания.





Вывешивается транспарант «Строение молекулы азота».

1. N2

2. N+7 1S2 (2S 2P3)


Учащиеся комментируют записи, делают вывод о том, почему Азот вправе считать себя близким родственником Благородных газов.


Слова

учительницы

Такое положение Азота не могло не отразится на растениях: они испытывали постоянный азотный голод, росли кислыми и болезненными. Вполне понятно, что жители Химического государства не могли далее мириться с таким положением, и они собрались на совет, чтобы решить, как убедить Азот накормить землю и тем самым оздоровить растительный мир. Долго думали, гадали, советовались, обсуждали. Первым заговорил Кислород, который был крайне взволнован состоянием здоровья своих родителей- растений:


Кислород

"что с ним разговаривать. Давайте подобно природной стихии, с помощью электрического (тока) разряда приведем его в шоковое состояние, а затем мои атомы быстро приведут его в чувство – и это будет уже не Азот».


Ведущий:

Внимательно выслушав предложение Кислорода, в разговор вмешало мудрый старец Водород. Он был представителем более развитых внеземных цивилизаций и обычно в спорах за ним оставалось последнее слово:

Водород:

"Я против насилия и зла. Они не могут породить добро. Неужели никто из вас не знает Азот с хорошей стороны."

Кислород:

"Согласитесь, мне, как ближайшему соседу Азота, виднее, и я утверждаю, что в Азоте нет ничего хорошего.

Ведущий:

- заявил Кислород, известный своей вспыльчивостью: вего присутствии даже маленькая искорка превращалась в пламя. И с усмешкой добавил:

Кислород:

"Разве только то, что он, как и многие из нас, влюблен в красавицу Воду."

Водород:

"Это прекрасно."- воскликнул Водород.

Если он способен на высокое чувство - любовь, значит, от него можно ожидать и благородных поступков.

Ведущий:

С этими словами Водород отправился к Азоту. Он представился родственником Воды, и Азот любезно его принял. Мудрость Водорода подсказала ему, что к цели своего визита нужно подойти издалека. Он завел разговор о красоте Земли, утопающей в зеленки в связи с этим вспомнили о Воде, которая много трудится для процветания жизни на Земле. Водород почувствовал заинтересованность Азота в этом разговоре и рискнул изложить цель своего визита:

Водород:

"Уважаемый Азот, не считаете ли вы, что при желании могли бы помочь Воде сделать Землю еще более прекрасной."

Азот:

"Я не знаю, захочет ли она со мной общаться. Скажу вам по секрету, однажды я попробовал объясниться с ней и вот что услышал в ответ."

Звучит 1 куплет песни «Я не для вас» в исполнении Роксаны Бабоян:

Возможно, я и не права,

Что Ваши слушала слова.

Что ничего не отвечала,

Лишь улыбалась, и молчала.

Но это правила игры

Они известны и стары

О том, что Вы сошли с ума

Я сожалею, и весьма.

Я вас могу поцеловать.

Я вас могу поцеловать.

Я вас могу испепелить сияньем глаз.

И не смотрите на меня

И берегитесь, как огня

Я не для вас, я не для вас,

Я не для вас!

Водород:

"Я сочувствую тебе,- сказал Водород,- но не печалься, утро вечера мудренее. Я постараюсь тебе помочь."

С нетерпением ждал Азот рассвета. И вот настал час встреч…..

Водород:

"Чтобы обратить на себя внимание Воды, ты Азот, должен прославиться добрыми делами."

Азот:

"Но что такое добро. Такое понятие мне неизвестно."


Ведущий:

Начались жаркие споры о добре и зле, о бескорыстии и корыстолюбии, альтруизме и эгоизме. И все-таки, Водороду удалось кое в чём убедить Азот, передать ему чуточку своей мудрости; в результате Азот превращался в Аммиак, но, не уверенный в успехе дела, вновь возвращался к своим убеждениям, превращаясь в Азот.

Казалось, спору не будет конца, т.к. установилось динамическое равновесие.

Транспарант N2+3H2↔2NH3+Q

Ведущий

Спорщики не заметили, как вокруг собралась толпа, которая была

солидарна с Водородом.. И чтобы помочь ему одержать победу в споре, принцесса Химия направила к ним катализатор- Железо. В его присутствии споры шли более оживленно, но равновесие не смещалось.


Элемент Франций неожиданно вспомнил, что из таких затруднительных
положений умеет находить выход его соотечественник Ле - Шателье,
который предложил создать особые условия, способствующие
течению процесса в желательном направлении. Научно звучит так:


Франций

«Если на равновесную систему подействовать извне, изменить давление, концентрацию в-в, температуру, то из двух обратимых процессов будет преобладать тот, который уменьшает внешнее воздействие.

Химия

"Теперь без людей нам не обойтись,- задумчиво произнесла

Химия. Приказываю разослать во все концы Земли гонцов и объявить, что тот, кто сумеет построить дворец и тем самым создаст необходимые условия для успешных переговоров между Водородом и Азотом, окажет неоценимую услугу для всего человечества, процветания жизни на Земле."

Ведущий

Скоро сказка сказывается, да не скоро дело делается, Долго ли коротко ли, но пришла долгожданная весть от элемента Германия. Он сообщил, что его соотечественник Фриц Габер близок к завершению этой проблемы.

Химия

Для волшебницы Химии нет преград , и она пригласила всех за- глянуть в лабораторию Ф.Габера и понаблюдать за ходом его поиска.

Демонстрируется мультипликационная часть кинофильма «Производство аммиака»

Уч-ся получили полное представление об оптимальных условиях.

Ведущий

"Итак, наша сказка подходит к концу. Как и во всех сказках, в нашей добро побеждает зло. Союз природы, науки и человека позволил решить сложнейшую производственную проблему связывания молекулярного азота воздуха.. Аммиак, полученный при определенных условиях в результате взаимодействия Азота с Водородом оказался на редкость трудолюбивым: он работал на азотно-туковом комбинате, где совместно с кислотами, создавая разнообразные минеральные удобрения.


На Азот в таком виде обратила внимание красавица Вода. И
вот
уже долгие годы они живут рядом в мире и согласии, свои трудом приобретая Землю.


Девиз урока: "Сказка - ложь, да в ней намек - добрым молодцам урок: "Счастье не ищут, а делают. Спешите делать добро."


А теперь я приглашаю вас познакомиться с современным производством аммиака.


Демонстрируется 2 часть к-ма «Производства аммиака».


Чтобы закрепить материал сегодняшнего урока, рассмотрите данное пр-во в соответствии с известным планом, используя предложенную карту-схему, и ответьте на следующие вопросы:

1. Какое сырье используется для пр-ва аммиака.

2. .Как его получают.

3. Реализация каких технологических принципов позволяет

обеспечивать рентабельность пр-ва.

4. Какое промышленное применение находит получаемый аммиак.

Аммиак- сырьё для пр-ва азотной кислоты.


Учащиеся подробно останавливаются на взаимодействии аммиака с кислотами.


Уч-ся обсуждают условия смешения равновесия в обратимых процессах.


Отмечаю, что промышленный способ получения азотной кислоты из аммиака позволил выпускать высококонцентрированные азотные удобрения, и привожу данные характеризующие повышение урожайности отдельных культур при использовании азотных удобрений.


Учитель: "Получение азотных удобрений из воздуха - большая победа химической науки. Однако проблему связывания молекулярного азота нельзя считать полностью решенной, поскольку технология данного пр-ва сложна и энергоемка, что в свою очередь влияет на себестоимость продукции. Между тем, в природе эффективно трудятся "химики-невидимки", которые способны в обычных условиях превращать азот воздуха в удобрениях. Я имею в виду так называемые клубеньковые бактерии - вспомните кино - фрагмент, который вы видели в начале урока. К сожалению, ученые ещё не полностью разгадали тайну искусства этих бактерий, и если им это удастся, то представьте себе каждое растение, имея клубеньковые бактерии, сможет своевременно позаботиться о своем азотном рационе. Отпадает необходимость строительства крупных промышленных предприятий по производству минеральных удобрений, а следовательно не возникнут экономические проблемы. Кстати, о проблемах использования азотных удобрений мне бы хотелось поговорить особо. Наверняка, многие из вас в ходе урока задавали себе вопрос стоило ли с таким трудом добиваться увеличения пр-ва азотных удобрений, если повышенное содержание нитратов в продуктах питания наносят непоправимый вред здоровью человека. В связи с этим обычно начинают ругать химию. А виновата ли в этом химия. Ответ вы найдёте, послушав басню И.А. Крылова «Свинья под дубом».


Читается басня


Вывод: мало иметь знания, нужно ещё и уметь применять свои знания в процессе трудовой деятельности. Удобрять землю нужно с умом, химически грамотно, внося в неё азотные удобрения не более, чем требуется для нормального роста и развития растений, не повредив ни самой земле, ни человеку, который использует её плоды.


Карта-схема производства аммиака.

I . Сырьё: азотоводородная смесь;

II. Вспомогательный материал:

1. катализатор/пористое железо/; 2. топливо, 3. вода.



III. Основной химический процесс:

N2 + 3H2 2NH3 + 92 кДж (t = 450-500с)

IV. Побочные процессы: нет.

V. Технологические принципы:

1. принцип непрерывности/циркуляционный,

2. принцип утилизации теплоты

реакции;

3. принцип противотока:,

4.принцип использования отходов

производства,


VI.Технологические процессы:

  1. тепловые/нагревание смеси /охлаждение,

  2. гидродинамические/перемещение газов и жидкостей по трубам, смешивание газов, очистка газов.

  3. диффузионные/ректификация, т. е. разделение NH3, N2, H2

  4. химические/см. пункт Ш, горение топлива,

VII Основной продукт: аммиак.

VIII Побочные продукты: нет.

IX Отходы производства;

1. H2 и N2 которые снова идут на синтез NH3;2. продукты горения топлива.

XII. Особенности технологического процесса: азотоводородную смесь получают конверсией метана:


1.CH4 + H2O CO + H2-211 кДж


2. 2СH4+ O2 2CO + 4H2 + 70 кДж


3. CO + H2O CO2 + H2 + 38 кДж


XI Технико-экономические показатели:

1. NH3 выхода 10-20%;

2.производительность одной колонны в сутки 1000-2000т;

3. катализатор меняют через 5-6 лет.


Направление движения азотоводородной смеси в колонне синтеза выбирают таким образом., чтобы максимально использовать теплоту реакции и предохранить наружные стенки аппарата от нагревания. Образующийся аммиак отделяют сжижением, возвращая непрореагиро-вавшую азотоводородную смесь в колонну синтеза. Процесс непрерывный, циркуляционный. Дополнительная информация: для синтеза аммиака применяют давление от 15 до 100МПа. В зависимости от применяемого давления различают три способа производства синтетического аммиака: низкого 10-15 МПа, среднего 25-30 МПа, высокого 50-100МПа давления. Но распространён средний


X. Охрана окружающая среды:

герметичность трубопроводов, по которым

аммиак поступает на склад, а H2 и N2

в колонну синтеза.