【课堂新坐标，同步备课参考】2013-2014学年高中化学鲁科版选修2教师用书--主题1 空气资源 氨的合成
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- 资料类型：教(学)案
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LK 化 学 选修 化学与技术
课题1 空气分离
(教师用书独具)
●课标要求
了解我国基本化工的生产资源、基本化工产品的主要种类和发展概况。
●课标解读
1.了解空气在化工生产中的重要应用。
2．了解空气分离的方法。
●教学地位
本课时内容涉及化工生产中的重要资源——空气，是化工生产的基础，贯穿于多数的化工生产中，并且人类日常生活中也离不开空气。
(教师用书独具)
●新课导入建议
人类离不开空气，空气是人类活动中的重要资源，在生活和生产中常用到空气中的各种组分。如潜水员潜水用的氧气、合成氨工业用的N2，医疗中病人需要输氧、液氮在医疗中作为冷冻剂、灯泡中的填充气(多举生活、生产中的实例)。你知道空气有哪些成分吗？如何获得各种组分？
●教学流程设计
课前预习安排：看教材P1－5，填写[课前自主导学]，并完成[思考交流]。⇒步骤1：导入新课，
本课时教学地位分析。⇒步骤2：建议对[思考交流]多提问，反馈学生预习效果。⇒步骤3：师生互动完成探究“空气组分的分离”。可利用[问题导思]①、②、③的设问作为主线。
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步骤6：指导学生自主总结本课时学习的主要知识，然后对照[课堂小结]。安排学生课下完成[课后知能检测]。⇐步骤5：指导学生自主完成[变式训练]和[当堂双基达标]1～5题，并验证学生训练效果，做出点拨、指正。⇐步骤4：教师通过[例题]和教材P1－5讲解研析，对“空气组分的分离”中注意的问题进行总结。
课 标 解 读 重 点 难 点
1.知道深冷分离、变压吸附分离和膜分离三种空气分离方法的原理以及它们的适用范围。
2.了解蒸馏和精馏的原理以及它们之间的区别和联系，了解吸附作用的原理。
3.理解空气各组分的物理性质与所采用的分离方法的关系。
4.认识空气作为一种资源的重要性以及分离技术对开发和利用资源的意义。 1.空气的成分及在化工生产中的应用。(重点)
2.空气的分离方法及原理。(难点)
3.空气分离原理与空气各组分性质的关系。(重难点)
空气中各成分的应用
空气是氧气、氮气、二氧化碳、稀有气体等组成的混合物。炼钢和金属焊接需要氧气，合成氨需要氮气，而稀有气体常用做保护气及各种灯泡的填充气。
1．稀有气体常用做保护气和灯泡填充气，这是利用气体的什么性质？
【提示】 稳定性。
如何将空气的各组分分离开
1.深冷分离
(1)定义：先将空气降温、加压液化后，再将液态空气升温，根据空气中各种组分的沸点不同进行精馏分离。
(2)空气液化的方法：先加压再进行热交换，最后进行节流膨胀。
(3)分离液态空气的方法——精馏
精馏也叫分馏，是在一个设备内同时进行多次部分汽化和部分冷凝来分离液态混合物的方法。
2．变压吸附
(1)原理：沸石分子筛和炭分子筛具有巨大的内表面积，吸附性能很强，且具有较高的选择性，从而得到富氧空气。
(2)过程：加压吸附和减压解吸。
(3)优点：比深冷分离法能耗低，设备简单。
3．膜分离
(1)定义：利用具有选择透过性能的薄膜，在外力推动下对混合物进行分离、提纯、浓缩的一种新的分离方法。
(2)优点：过程简单，设备费用低，能耗少等。
2．液态空气精馏时，沸点高的组分先挥发出来还是沸点低的组分先挥发出来？
【提示】 随着温度的升高，沸点低的组分先达到沸点而挥发出来。
空气组分的分离
【问题导思】
①分离空气常用的方法有哪些？
【提示】 a．深冷分离法；b.变压吸附分离法；c.膜分离法。
②精馏液态空气时，先获得液氮(沸点：－196 ℃)还是液氧(沸点：－183 ℃)?
【提示】 沸点低的液氮先分离出来。
③当空气通过膜分离装置时，氧分子能透过膜而氮分子不能透过膜，说明哪种气体分子的直径更大一些？
【提示】 直径大的气体分子不能透过膜，故分子直径：N2>O2。
1．深冷分离
(1)定义：深冷分离是先将空气降温、加压液化，再将液态空气升温，根据空气中各组分的沸点不同进行精馏分离。
(2)方法
2．变压吸附分离
将加压的空气通过分子筛，氮气和氧气因分别被吸附而分离开来，再把被吸附的气体从分子筛中解吸出来的分离方法称为变压吸附。
3．膜分离
膜分离是利用特殊制造的、具有选择透过性能的薄膜，在外力推动下对混合物进行分离、提纯、浓缩的一种新的分离方式。
下列分离物质的方法中，不是根据粒子大小进行分离的是( )
A．渗析 B．过滤
C．分馏 D．膜分离
【解析】 A项，渗析是根据胶体粒子直径和溶液中分子、离子直径不同，将溶液中溶质与胶粒分离开的方法；B项，过滤是根据浊液中分散质直径和溶液中分散质直径不同，将二者分离的方法；C项，分馏是利用混合物中各组分沸点不同，将各组分分离的方法；D项，膜分离是利用O2和N2分子大小不同使二者分离的方法。
【答案】 C
在压强为1.01×105Pa时液态氮的沸点是－196 ℃，液态氧的沸点是－183 ℃，液态氦的沸点是－269 ℃。采用深冷分离法从空气中分离这3种气体时，随温度升高它们逸出的先后顺序是( )
A．氦气、氮气、氧气 B．氧气、氮气、氦气
C．氮气、氧气、氦气 D．氧气、氦气、氮气
【解析】 采用深冷分离空气时，随温度升高，沸点低的气体先逸出。
【答案】 A
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