接觸法制硫酸

接觸法制硫酸【教學(xué)目的】（1） 能準確表述接觸法制硫酸的三個重要階段、反應(yīng)原理及主要設(shè)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避免污染的一些措施，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(xué)習(xí)，說明工業(yè)生產(chǎn)中加快反應(yīng)，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(yīng)計算習(xí)題的簡單解法即關(guān)系式法?！窘虒W(xué)重點】接觸法制硫酸的化學(xué)反應(yīng)原理，環(huán)境污染的危害及環(huán)境保護的重要性?！窘虒W(xué)難點】主要設(shè)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(xué)過程】［投影］學(xué)習(xí)目的即教學(xué)目的［敘述引入］同學(xué)們，我們重點初中學(xué)習(xí)過硫酸的知識，硫酸是化學(xué)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(xué)實驗和國防建設(shè)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。可以在金屬加工和金屬制品電鍍以前，除去金屬外表的氧化物膜，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，實驗室中常用作枯燥劑。［設(shè)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(xué)們根據(jù)所學(xué)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(xué)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］課習(xí)題、題目及原理［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(yīng)原理［講述］分析講述黃鐵礦燃燒反應(yīng)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？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(yīng)是放熱的，故燃燒的黃鐵礦不需要多加燃料，擴大反應(yīng)物的接觸面，通入強大的空氣流可以加快反應(yīng)，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°C，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(yīng)方程式，說明反應(yīng)特點。［投影板書］第二階段及有關(guān)反應(yīng)原理［反應(yīng)矯正］根據(jù)學(xué)生討論情況，說明書寫方程式，注意事項，交代清楚反應(yīng)的特點，說明高溫和使用催化劑可以加快反應(yīng)，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（SO⑵。⑵N2）被預(yù)熱，而熱的氣體（S0（3）SO⑵。⑵N2）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(yīng)是可逆反應(yīng)，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(yīng)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(yīng)，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)歸納歸納、動畫顯示］設(shè)備流程規(guī)范、生產(chǎn)流程規(guī)范。［投影］6.接觸法制硫酸分幾個階段？有幾個重要反應(yīng)？幾種典型設(shè)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(yīng)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(xué)們，我們通過接觸法制硫酸的學(xué)習(xí)，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)中還有很多問習(xí)題要處理，例如，如何提高原料的利用率，如何加快反應(yīng)的進程，如何節(jié)約能源降低成本，如何保護環(huán)境，避免污染等等，這些都是工業(yè)生產(chǎn)中的實際問習(xí)題，應(yīng)該引起同學(xué)們的注意。［投影］練習(xí)習(xí)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(shè)有1.5%的硫留在爐渣里）？［試習(xí)題分析］本習(xí)題考察化學(xué)運算技能，同學(xué)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、太費事，習(xí)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(yīng)方程式可得下列關(guān)系式：設(shè)：能生成98%的硫酸x噸FeS2—2SO2-2SO3-2H2SO41202X981tX90%X（1⑴.5%）xtX98%x=1.478這種計算方法叫關(guān)系式法，即根據(jù)多個有聯(lián)絡(luò)的方程式計算時，可以依據(jù)方程式式找到各物質(zhì)之間量的關(guān)系式，直接計算求解。［設(shè)疑過渡］從吸收塔出來的氣體叫尾氣，其成分是什么？能否直接排入大氣？另外，黃鐵礦燃燒后的礦渣能否棄置，這是我們研究的另一重點內(nèi)容，即環(huán)境保護。［分析講述］礦渣棄置堆放既占地又污染環(huán)境，還會造成資源的浪費，礦渣的主要成分是三氧化二鐵，可以用來煉鐵，變廢為寶，吸收塔出來的氣體是氧氣、氮氣和少量的二氧化硫，直接排入大氣會造成環(huán)境污染，必需凈化處理，通常用堿液吸收。［設(shè)疑深入］二氧化硫污染環(huán)境到底會造成什么樣的危害呢？［投影］7.二氧化硫?qū)Νh(huán)境造成什么危害？酸雨怎樣形成的？有何危害？大氣污染的主要來源是什么？如何消除大氣污染？8.環(huán)境污染分為哪幾類？工業(yè)三廢包含哪幾方面？避免和消除環(huán)境污染的根本途徑是什么？［投影］環(huán)境污染的分類環(huán)境污染大氣水工業(yè)三廢（廢氣、廢水、廢渣）土壤農(nóng)藥、化肥及生活用品食品自然資源的不合理開發(fā)利用［播音］錄音資料1：環(huán)境污染的危害錄音資料2：環(huán)境政策錄音資料3：環(huán)境的治理及保護［播放］錄像資料1：環(huán)境污染的危害錄像資料2：環(huán)境的治理及保護［強調(diào)指出］我