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硫酸工業(yè) 第一節(jié) 接觸法制硫酸

時間：2023-02-27 07:45:30 高一化學教案我要投稿

化學教案－第五單元硫酸工業(yè) 第一節(jié) 接觸法制硫酸推薦度：
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“硫酸的工業(yè)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(gòu)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(huán)境污染的主要方面及防止污染的一些措施，增強環(huán)境意識作環(huán)境保護的宣傳者、行動者。

（7）能通過本節(jié)的學習，說明工業(yè)生產(chǎn)中加快反應，提高原料利用率，節(jié)約能源及環(huán)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(guān)系式法。

【教學重點】接觸法制硫酸的化學反應原理，環(huán)境污染的危害及環(huán)境保護的重要性。

【教學難點】主要設備的構(gòu)造和物料流動的方式、有關(guān)的化工生產(chǎn)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(yè)中最重要的產(chǎn)品之一。它在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、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(nóng)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(yè)上是如何生產(chǎn)的呢？請同學們根據(jù)所學過的硫及其氧化物知識，討論生產(chǎn)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(jù)我國資源情況，實際生產(chǎn)中通常用燃燒黃鐵礦的方法來制取二氧化硫，二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫，是在接觸室內(nèi)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(gòu)造。

[動畫顯示]沸騰爐內(nèi)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(diào)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(yè)生產(chǎn)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(zhuǎn)化為三氧化硫，加熱到400~500℃，在催化劑的作用下，能較快地轉(zhuǎn)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(guān)反應原理

[反饋矯正]根據(jù)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(chǎn)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(diào)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(jié)約能源，在工業(yè)生產(chǎn)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(nèi)出來的混合氣體，通入吸收塔內(nèi)，三氧化硫被吸收轉(zhuǎn)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(yè)生產(chǎn)上特別重視生產(chǎn)的速度及原料的利用率。

[出示模型]講解吸收塔構(gòu)造。

[動畫顯示]三氧化硫的吸收過程。

[總結(jié)歸納、動畫顯示]設備流程、生產(chǎn)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(yè)制硫酸的原理，但這還是不夠的，工業(yè)生產(chǎn)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(jié)約能源降低成本，如何保護環(huán)境，防止污染等等，這些都是工業(yè)生產(chǎn)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(chǎn)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(jù)方程式先求出二氧化亞鐵的質(zhì)量，再求二氧化硫和三氧化硫的質(zhì)量，最后求出硫酸的質(zhì)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(zhì)量，因此可以直接找到起始物質(zhì)與最終產(chǎn)物硫酸的關(guān)系式求解。

解析：由工業(yè)生產(chǎn)硫酸的反應方程式可得下列關(guān)系式：

設：能生成98%的硫酸x噸

FeS₂ → 2SO₂→2SO₃→ 2H₂SO₄

120 2×98

1t×90%×(1-1.5%) xt×98%