2022年高中化学（大纲版）第三册 第五单元硫酸工业 第一节接触法制硫酸(第一课时)

2022年高中化学（大纲版）第三册 第五单元 硫酸工业 第一节接触法制硫酸(第一课时)教学目标1.使学生了解接触法制硫酸的化学原理、原料、生产流程和典型设备。2.通过二氧化硫接触氧化条件的讨论，复习巩固关于化学反应速率和化学平衡的知识，训练学生应用理论知识分析和解决问题的能力。教学重点二氧化硫的接触氧化。教学难点SO2的接触氧化和SO3的吸收。教学方法讨论、分析、设疑、讲解。课时安排共两课时。第一课时：工业上制硫酸的反应原理，原料及主要生产过程。第二课时：SO2接触氧化的最佳反应条件的讨论及化工生产的工艺条件。教学用具投影仪、胶片、大屏幕接触室模型教学过程第一课时引言我们知道，硫酸是中学化学实验中一种常用的试剂，同时，硫酸工业在国民经济中也占有重要的地位，是许多工业生产所用的重要原料，如化肥工业、有机合成工业、石油工业、金属工业、无机盐工业、原子能工业等都要消耗大量的硫酸，因而硫酸的消费量常视为一个国家工业发达水平的标志。硫酸如此重要，工业上是如何生产硫酸的呢？这就是本章我们将要学习的内容。板书第五单元 硫酸工业引言硫酸是最早的工业产品之一。硫酸的生产始于10世纪，发展至今，接触法制硫酸已成为一个成熟的工艺，被世界各国广泛采用。下面，我们就来学习接触法制硫酸。板书第一节 接触法制硫酸师首先，请大家根据已学知识，来推测制取硫酸的反应原理。并用化学方程式表示出来。教师板书一、反应原理学生思考，请一位同学上黑板书写学生板书1.SO2=SO23.SO3H2O=H2SO4注，基本上所有同学都是写的以上反应教师评讲大家所写反应，实际上就是以硫为原料制取硫酸的反应原理。从以上化学反应方程式可以看出，以硫为原料制取硫酸要经历三个反应历程：即首先是硫氧化为二氧化硫，然后再将二氧化硫进一步氧化为三氧化硫，最后，把得到的三氧化硫用水吸收即得硫酸。讲述世界上硫酸的生产主要以硫为原料，用硫作原料时杂质少，生产比较简单，成本要比其他原料低得多。但我国由于硫资源缺乏，而且开采条件比较复杂，现阶段我国硫酸的生产原料以黄铁矿(主要成分为FeS2)为主，部分工厂用有色金属冶炼厂的烟气、矿产硫黄或从石油、天然气脱硫获得硫黄作原料。已知硫铁矿的主要成分是二硫化亚铁。草板书FeS2继续讲解它在高温下和空气反应可生成氧化铁和二氧化硫，请大家写出该反应的化学方程式。学生活动，教师巡视请一位同学上黑板写出，并板书于黑板上SO2=SO2反应方程式的下面学生板书4FeS211O22Fe2O38SO2注：学生在书写上述化学方程式时，一般在配平上有一定的困难，常需教师指导或讲解过渡下面，是世界硫酸生产的原料构成和我国硫酸生产原料构成的部分统计数字，请大家参阅：投影1.世界硫酸生产的原料构成：2.我国硫酸生产原料的构成19881992年中国硫酸生产的原料构成/% 讲解以硫铁矿为原料生产硫酸或以其他物质为原料生产硫酸，其反应的第一步都是为了制得SO2，如以石膏为原料的第一步反应就是：草板书2CaSO4C2CaO2SO2CO2讲解生产硫酸采用哪种原料生产，主要取决于该原料是否可以经济地大量获得。世界上生产硫酸主要以硫作原料，我国目前生产硫酸的原料仍主要是黄铁矿。过渡刚刚我们学习了制取硫酸的反应原理，那么，工业上是如何将这一原理付诸于实践的呢？下面，我们就来认识一下工业生产硫酸的工艺流程。板书二、工业制硫酸的生产流程。承接工业上制硫酸主要经过以下几个途径：板书讲解由以上制取硫酸的反应原理可知，硫酸生产的第一阶段是制SO2气体。将硫磺或经过粉碎的黄铁矿放在专门的燃烧炉中，利用空气中的氧气使其燃烧，制得二氧化硫。工业上被之为“造气”。过渡以黄铁矿为原料制取SO2的设备叫沸腾炉。投影沸腾炉示意图设问沸腾炉的名称是怎么得来的呢？请大家从课本上找出答案。学生阅读课文学生回答当黄铁矿在燃烧炉内燃烧时，从炉底通入强大的空气流，在炉内一定空间内，把矿粒吹得剧烈翻腾，好像“沸腾着的液体”。因此，人们把这种燃烧炉叫做“沸腾炉”。讨论黄铁矿燃烧时为什么要粉碎成细小的矿粒，并且在燃烧炉中通入强大的空气流使之“沸腾”呢？学生回答教师小结矿石粉碎成细小的矿粒，是为了增大与空气的接触面积，通入强大的空气流为使矿粒燃烧得更充分，从而提高原料的利用率。设问黄铁矿经过充分燃烧，以燃烧炉里出来的气体叫做“炉气”。但这种炉气往往不能直接用于制取SO3，这是为什么呢？请大家阅读课本回答。学生阅读课本后回答这是因为炉气中常含有很多杂质，如N2，水蒸气，还有砷、硒的化合物及矿尘等。这些杂质有些是对生产不利的，如砷硒的化合物、矿尘能够使下一步氧化时的催化剂中毒，水蒸气对设备也有不良影响，因此炉气必须经过净化、干燥处理。思考若用燃烧硫黄制得的炉气的成分有哪些？需净化和干燥处理吗？答案用硫黄为原料制得的炉气成分主要有SO2、O2、N2等，杂质较少，不需处理。讲述经净化、干燥的炉气其成分及组成为：SO2 7%;O2 11%;N2 82%。投影经净化、干燥的炉气成分：(注：为体积分数)议一议1.N2对硫酸生产没有用处，为什么不除去？2.工业生产上为什么要控制条件使SO2、O2处于上述比例呢？学生分组讨论：并互相交流讨论结果答案1.N2对硫酸的生产没有用处，但也没有不利之处，若要除去，势必会增加生产成本，从综合经济效益分析没有除去的必要。2.这样的比例是增大反应物中廉价的氧气的浓度，而提高另一种反应物二氧化硫的转化率，从而有利于SO2的进一步氧化。小结这节课我们主要介绍了接触法制硫酸的反应原理、生产过程、硫酸生产原料的选择及硫酸生产第一阶段即造气阶段的生产要求。在原料的选择及造气阶段，我们要体会工业生产同化学实验的区别。布置作业复习化学反应速率及化学平衡的知识。板书设计第五章 硫酸工业第一节 接触法制硫酸(第一课时)一、反应原理1.SO2SO24FeS211O22Fe2O38SO23.SO3H2O=H2SO4二、工业制硫酸的生产流程