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化學教案-第五單元 硫酸工業 第一節 接觸法制硫酸-教學教案

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“硫酸的工業制法——接觸法”教學設計

【教學目標】

(1)能準確表述接觸法制硫酸的三個重要階段、反應原理及主要設備的名稱、構造和作用。

(2)能說明黃鐵礦鍛燒前粉碎的原因,通入強大空氣流的目的、爐氣凈化的原因和方法。

(3)能說明熱交換器怎樣進行熱交換,吸收塔怎樣吸收三氧化硫的。

(4)能解釋和說明加快和充分吸收三氧化硫的措施。

(5)能說出二氧化硫在大氣中的危害、酸雨的成因及大氣污染的主要來源。

(6) 能說出環境污染的主要方面及防止污染的一些措施,增強環境意識作環境保護的宣傳者、行動者。

(7)能通過本節的學習,說明工業生產中加快反應,提高原料利用率,節約能源及環境保護的一些措施和方法。

(8)掌握多步反應計算題的簡單解法即關系式法。

【教學重點】接觸法制硫酸的化學反應原理,環境污染的危害及環境保護的重要性。

【教學難點】主要設備的構造和物料流動的方式、有關的化工生產原理。

【教學過程】

[投影]學習目標即教學目標

[敘述引入]同學們,我們初中學習過硫酸的知識,硫酸是化學工業中最重要的產品之一。它在工農業生產、科學實驗和國防建設中,具有十分廣泛的用途。

[投影]硫酸可以用來制化肥,如磷肥、氮肥等?梢栽诮饘偌庸ず徒饘僦破冯婂円郧,除去金屬表面的氧化物膜,可以制取許多有實用價值的硫酸鹽,如硫酸銅、硫酸亞鐵等,還可用于精煉石油,制造炸藥、農藥、染料等,實驗室中常用作干燥劑。

[設疑引入]硫酸有那么多用途,工業上是如何生產的呢?請同學們根據所學過的硫及其氧化物知識,討論生產硫酸的原理。

[說明]許多同學想到用硫燃燒生成二氧化硫,這固然是一種方法,但根據我國資源情況,實際生產中通常用燃燒黃鐵礦的方法來制取二氧化硫,二氧化硫轉化為三氧化硫,是在接觸室內進行的,因此,稱為接觸法制硫酸。

[投影板書]課題、標題及原理

[銜接過渡]接觸法制硫酸分三個階段,第一階段是二氧化硫的制取和凈化,第二階段是二氧化硫氧化成三氧化硫,第三階段是三氧化硫的吸收和硫酸的生成,我們看到一階段。

[投影板書]第一階段及反應原理

[講述]分析講述黃鐵礦燃燒反應的方程式,交代配平方法(奇偶法)

[出示模型]講解沸騰爐的構造。

[動畫顯示]沸騰爐內物料進出方式

[投影]思考討論

1.焙燒黃鐵礦的爐子為什么叫沸騰爐?黃鐵礦為什么要粉碎?為什么通入強大的空氣流?燃燒黃鐵礦為什么不要多加燃料?

2.為什么通入接觸室的混全氣體必須凈化?怎樣凈化?凈化后氣體成分是什么?

[強調講述]黃鐵礦燃燒反應是放熱的,故燃燒的黃鐵礦不需要多加燃料,擴大反應物的接觸面,通入強大的空氣流可以加快反應,提高原料利用率,這種方法常用于工業生產中。

[銜接過渡]被凈化后的爐氣主要成分是二氧化硫、氧氣和氮氣,常溫下較難轉化為三氧化硫,加熱到400~500℃,在催化劑的作用下,能較快地轉化為三氧化硫,請寫出反應方程式,說明反應特點。

[投影板書]第二階段及有關反應原理

[反饋矯正]根據學生討論情況,說明書寫方程式,注意事項,交代清楚反應的特點,說明高溫和使用催化劑可以加快反應,縮短生產時間,提高效率。

 

[動畫顯示]氣體流向。

[投影]填空

3.接觸室中熱交換氣的作用是_______________________________________________

4.從接觸室出來的氣體成分是_________,原因是_____________________________

[強調講述]熱交換氣中冷熱氣體的流向是相反的,冷的氣體(SO2、O2、N2)被預熱,而熱的氣體(SO3、 SO2、O2、N2)被冷卻,這種方式能夠節約能源,在工業生產中廣泛采用。

二氧化硫與氧氣生成三氧化硫的反應是可逆反應,因此從接觸室出來的氣體為三氧化硫、二氧化硫、氧氣和氮氣的混合氣。

[銜接過渡]從接觸室內出來的混合氣體,通入吸收塔內,三氧化硫被吸收轉化為硫酸,該階段稱為三氧化硫的吸收和硫酸的生成。

[投影板書]第三階段及反應原理

[投影]5.吸收三氧化硫為什么不用水和稀硫酸而用98.3%的濃硫酸?濃硫酸為什么必須從塔頂噴下?

[講解]三氧化硫與水反應,放出大量的熱,用水或稀硫酸吸收三氧化硫易形成酸霧,酸霧的形成不利于氣體三氧化硫被進一步吸收,吸收速度慢,且吸收不完全,98.3%的濃硫酸從塔頂淋下,氣體由下往上,流向相反,充分接觸,吸收更完全,由此看來工業生產上特別重視生產的速度及原料的利用率。

[出示模型]講解吸收塔構造。

[動畫顯示]三氧化硫的吸收過程。

[總結歸納、動畫顯示]設備流程、生產流程。

[投影]6.接觸法制硫酸分幾個階段?有幾個重要反應?幾種典型設備?幾種凈化方式?幾個地方運用逆流原理?幾個地方采用了加快反應的措施?幾個地方采用了充分利用原料的措施?

[歸納講述]同學們,我們通過接觸法制硫酸的學習,了解了工業制硫酸的原理,但這還是不夠的,工業生產中還有很多問題要處理,例如,如何提高原料的利用率,如何加快反應的進程,如何節約能源降低成本,如何保護環境,防止污染等等,這些都是工業生產中的實際問題,應該引起同學們的注意。

[投影]練習題:燃燒1噸含二硫化亞鐵90%的黃鐵礦,在理論上能生產多噸98%的硫酸(設有1.5%的硫留在爐渣里)?

[試題分析]本題考查化學運算技能,同學們常用的方法是分步計算法,根據方程式先求出二氧化亞鐵的質量,再求二氧化硫和三氧化硫的質量,最后求出硫酸的質量,但這種方法要求的量太多、太麻煩,題目中只要求求出硫酸的質量,因此可以直接找到起始物質與最終產物硫酸的關系式求解。

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