中五化学｜化工过程（哈伯法、接触法、氯碱）备课指引（导师用）

中五化学｜化工过程（哈伯法、接触法、氯碱）备课指引（导师用）｜产率、原子经济性与条件选择

2026-11-01

学生背得出“200 atm、450 °C、铁催化剂”，但问到“为何不再高压”就答不出。这一堂把三个工业过程放在同一张表：条件、催化剂、产率、原子经济性。

本堂目标　学生能够：① 写出哈伯法、接触法、氯碱法的配平方程式；② 用勒沙特列原理解释各制程的温度与压力选择并讲出取舍；③ 用原子经济性与百分产率比较三个制程的效率。

01　先备知识（开课前 3 分钟快检）

以下任何一项未过关，本堂就会卡住，先补该项：

技能	快检题	过关标准
勒沙特列原理	加压有利哪一边	有利气体摩尔数少的一边
平衡常数	催化剂会否改变 K	不会，只加快到达平衡
摩尔换算	1000 kg 氨等于几多 mol	用 g/mol 先转克

02　课堂流程（60 分钟）

时间	环节	导师做什么	学生做什么
0–8 分	三个制程一次过	板书三条方程式，先问哪个是放热	标出 ΔH 与物质状态
8–22 分	哈伯法条件	N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃，ΔH = -92 kJ/mol	200 atm、450 °C、Fe
22–34 分	接触法与产率	2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃，100 mol 入、96 mol 出	96%
34–46 分	原子经济性	哈伯 100%、氯碱 46.4%	讲出“副产物”的分别
46–54 分	吨级计算	1 t NH₃ 需 N₂ 823.5 kg、H₂ 176.5 kg	放出 5412 MJ
54–60 分	离场检查	三题收回即批	独立完成

03　讲解脚本（照着说就可以）

第一幕：哈伯法：条件是一组取舍

N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃，ΔH = -92 kJ/mol（放热），4 mol 气体变 2 mol。降温与加压都令平衡右移，但降温令反应速率太慢、加压成本随压力直线上升。所以工业上用 450 °C、200 atm 加铁催化剂，取“速率够快 + 平衡仍有 15% 左右”的折衷，再把未反应的气体循环，整体转化率可达 98%。
催化剂只缩短到达平衡的时间，不改变平衡产率——这是最常考的一句。

要学生做：把“为何不用 800 °C”与“为何不用 1000 atm”各写一句答案，要求提到速率与成本。

第二幕：接触法与百分产率

2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃，ΔH 约 −197 kJ/mol，用 V₂O₅ 催化、420–450 °C、1–2 atm（加压收益不大，故不用高压）。百分产率 = 实际产物 ÷ 理论产物 × 100：100 mol SO₂ 理论得 100 mol SO₃，实际 96 mol，即 96%。
原子经济性 = 目标产物质量 ÷ 全部反应物质量 × 100：2SO₂ + O₂ 共 160.2 g，产物 2SO₃ 共 160.2 g，所以 100%——没有副产物，原子全部入产物。

要学生讲：百分产率与原子经济性分别回答“实际得几多”与“理论上浪不浪费原子”，两者不可互换。

第三幕：氯碱法：原子经济性低但副产物有用

2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + Cl₂ + H₂（电解）。反应物 153.0 g，目标产物 Cl₂ 只有 71.0 g，原子经济性 46.4%。
但 NaOH 与 H₂ 都是可售副产物，所以“原子经济性低”不等于“工业上差”。吨级计算：1 t NH₃ = 58824 mol，需 N₂ 29412 mol（823.5 kg）、H₂ 88235 mol（176.5 kg），同时放出 5412 MJ 热。

提醒：答“原子经济性”题一定要写公式与分子分母，只写百分数会被当成背答案。

04　必教题型与步骤

题型	例子	步骤	答案
书写	配平方程式	系数 + 状态符号	N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)
解释	条件选择	勒沙特列 + 速率 + 成本	450 °C／200 atm
计算	百分产率	实际 ÷ 理论 × 100	96%
计算	原子经济性	目标产物 ÷ 全部反应物 × 100	哈伯 100%

合理性检查（一定要教）：原子经济性不会超过 100%：哈伯法与接触法都是 100%，因为反应物原子全部入产物；若算出 120% 就是分子分母写反。百分产率亦不会超过 100%，96% 合理，110% 代表理论值算错。吨级检查：1 t NH₃ 需 N₂ 823.5 kg + H₂ 176.5 kg = 1000.0 kg，略多于 1 t 是氢的比例（质量守恒：34 g 反应物得 34 g 氨）。

05　独立练习三题

题目	答案	想观察什么
氯碱法原子经济性（以 Cl₂ 为目标）	46.4%	分子 71、分母 153
接触法用 V₂O₅ 的原因	加快达平衡，不改平衡产率	催化剂性质
100 mol SO₂ 全转化的 SO₃ 质量	8.0 kg	mol × 80.1 g/mol
哈伯法为何要循环未反应气体	提高整体转化率至约 98%	单程只有约 15%

06　学生常见错误与纠正句

错误	学生通常这样写	导师这样说
以为催化剂提高产率	写“铁催化剂令产率上升”	“催化剂只加快，不会令平衡产率变高。”
混淆两种效率	把 96% 产率当原子经济性	“产率看实际，原子经济性看理论浪费。”
高压一定好	写“压力越高越好”	“越高压，设备成本同危险性升得好快，要取舍。”
忘记状态符号	写 N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃ 无 (g)	“有气体摩尔数变化的题，状态符号要写。”

07　家课建议（直接指到练习卷题号）

中学化学章节索引　全科章节
DSE 化学练习卷　工业化学题组第 5–9 题

08　离场检查（最后 5 分钟）

题目	答案	判定
哈伯法的原子经济性	100%	全对＝可进反应速率
100 mol SO₂ 得 96 mol SO₃ 的产率	96%	错＝下堂前重算
催化剂对平衡的影响	不改变平衡位置	错两题以上＝回到第一幕

09　导师常问

三个制程要全背吗？

方程式与条件要背，但答题重点在解释“为什么是这个条件”。

原子经济性低就一定不好？

不一定，氯碱法的副产物 NaOH 与 H₂ 都有市场，要看整体经济。

为何接触法不用高压？

常压下转化率已达 96–98%，加压的收益不足以抵销设备成本。

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本页为 TutorZone 导师备课指引，内容由 TutorZone 团队编写；题目与流程为原创，并非任何学校或出版社的教材。