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2019-2020年高中化學(xué)（大綱版）第三冊 第五單元 硫酸工業(yè) 第一節(jié)接觸法制硫酸(第一課時) ●教學(xué)目標(biāo) 1.使學(xué)生了解接觸法制硫酸的化學(xué)原理、原料、生產(chǎn)流程和典型設(shè)備。 2.通過二氧化硫接觸氧化條件的討論，復(fù)習(xí)鞏固關(guān)于化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的知識，訓(xùn)練學(xué)生應(yīng)用理論知識分析和解決問題的能力。 ●教學(xué)重點 二氧化硫的接觸氧化。 ●教學(xué)難點 SO2的接觸氧化和SO3的吸收。 ●教學(xué)方法 討論、分析、設(shè)疑、講解。 ●課時安排 共兩課時。 第一課時：工業(yè)上制硫酸的反應(yīng)原理，原料及主要生產(chǎn)過程。 第二課時：SO2接觸氧化的最佳反應(yīng)條件的討論及化工生產(chǎn)的工藝條件。 ●教學(xué)用具 投影儀、膠片、大屏幕 接觸室模型 ●教學(xué)過程 第一課時 ［引言］我們知道，硫酸是中學(xué)化學(xué)實驗中一種常用的試劑，同時，硫酸工業(yè)在國民經(jīng)濟中也占有重要的地位，是許多工業(yè)生產(chǎn)所用的重要原料，如化肥工業(yè)、有機合成工業(yè)、石油工業(yè)、金屬工業(yè)、無機鹽工業(yè)、原子能工業(yè)等都要消耗大量的硫酸，因而硫酸的消費量常視為一個國家工業(yè)發(fā)達水平的標(biāo)志。硫酸如此重要，工業(yè)上是如何生產(chǎn)硫酸的呢？這就是本章我們將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。 ［板書］第五單元 硫酸工業(yè) ［引言］硫酸是最早的工業(yè)產(chǎn)品之一。硫酸的生產(chǎn)始于10世紀(jì)，發(fā)展至今，接觸法制硫酸已成為一個成熟的工藝，被世界各國廣泛采用。下面，我們就來學(xué)習(xí)接觸法制硫酸。 ［板書］第一節(jié) 接觸法制硫酸 ［師］首先，請大家根據(jù)已學(xué)知識，來推測制取硫酸的反應(yīng)原理。并用化學(xué)方程式表示出來。 ［教師板書］一、反應(yīng)原理 ［學(xué)生思考，請一位同學(xué)上黑板書寫］ ［學(xué)生板書］1.S＋O2===SO2 3.SO3＋H2O===H2SO4 ［注，基本上所有同學(xué)都是寫的以上反應(yīng)］ ［教師評講］大家所寫反應(yīng)，實際上就是以硫為原料制取硫酸的反應(yīng)原理。從以上化學(xué)反應(yīng)方程式可以看出，以硫為原料制取硫酸要經(jīng)歷三個反應(yīng)歷程：即首先是硫氧化為二氧化硫，然后再將二氧化硫進一步氧化為三氧化硫，最后，把得到的三氧化硫用水吸收即得硫酸。 ［講述］世界上硫酸的生產(chǎn)主要以硫為原料，用硫作原料時雜質(zhì)少，生產(chǎn)比較簡單，成本要比其他原料低得多。但我國由于硫資源缺乏，而且開采條件比較復(fù)雜，現(xiàn)階段我國硫酸的生產(chǎn)原料以黃鐵礦(主要成分為FeS2)為主，部分工廠用有色金屬冶煉廠的煙氣、礦產(chǎn)硫黃或從石油、天然氣脫硫獲得硫黃作原料。 已知硫鐵礦的主要成分是二硫化亞鐵。 ［草板書］FeS2 ［繼續(xù)講解］它在高溫下和空氣反應(yīng)可生成氧化鐵和二氧化硫，請大家寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式。 ［學(xué)生活動，教師巡視］ ［請一位同學(xué)上黑板寫出，并板書于黑板上S＋O2===SO2反應(yīng)方程式的下面］ ［學(xué)生板書］4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2 ［注：學(xué)生在書寫上述化學(xué)方程式時，一般在配平上有一定的困難，常需教師指導(dǎo)或講解］ ［過渡］下面，是世界硫酸生產(chǎn)的原料構(gòu)成和我國硫酸生產(chǎn)原料構(gòu)成的部分統(tǒng)計數(shù)字，請大家參閱： ［投影］1.世界硫酸生產(chǎn)的原料構(gòu)成： 2.我國硫酸生產(chǎn)原料的構(gòu)成 1988～1992年中國硫酸生產(chǎn)的原料構(gòu)成/% ［講解］以硫鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸或以其他物質(zhì)為原料生產(chǎn)硫酸，其反應(yīng)的第一步都是為了制得SO2，如以石膏為原料的第一步反應(yīng)就是： ［草板書］2CaSO4＋C2CaO＋2SO2↑＋CO2 ［講解］生產(chǎn)硫酸采用哪種原料生產(chǎn)，主要取決于該原料是否可以經(jīng)濟地大量獲得。世界上生產(chǎn)硫酸主要以硫作原料，我國目前生產(chǎn)硫酸的原料仍主要是黃鐵礦。 ［過渡］剛剛我們學(xué)習(xí)了制取硫酸的反應(yīng)原理，那么，工業(yè)上是如何將這一原理付諸于實踐的呢？ 下面，我們就來認識一下工業(yè)生產(chǎn)硫酸的工藝流程。 ［板書］二、工業(yè)制硫酸的生產(chǎn)流程。 ［承接］工業(yè)上制硫酸主要經(jīng)過以下幾個途徑： ［板書］ ［講解］由以上制取硫酸的反應(yīng)原理可知，硫酸生產(chǎn)的第一階段是制SO2氣體。將硫磺或經(jīng)過粉碎的黃鐵礦放在專門的燃燒爐中，利用空氣中的氧氣使其燃燒，制得二氧化硫。工業(yè)上被之為“造氣”。 ［過渡］以黃鐵礦為原料制取SO2的設(shè)備叫沸騰爐。 ［投影］沸騰爐示意圖 ［設(shè)問］沸騰爐的名稱是怎么得來的呢？ 請大家從課本上找出答案。 ［學(xué)生閱讀課文］ ［學(xué)生回答］當(dāng)黃鐵礦在燃燒爐內(nèi)燃燒時，從爐底通入強大的空氣流，在爐內(nèi)一定空間內(nèi)，把礦粒吹得劇烈翻騰，好像“沸騰著的液體”。因此，人們把這種燃燒爐叫做“沸騰爐”。 ［討論］黃鐵礦燃燒時為什么要粉碎成細小的礦粒，并且在燃燒爐中通入強大的空氣流使之“沸騰”呢？ ［學(xué)生回答］ ［教師小結(jié)］礦石粉碎成細小的礦粒，是為了增大與空氣的接觸面積，通入強大的空氣流為使礦粒燃燒得更充分，從而提高原料的利用率。 ［設(shè)問］黃鐵礦經(jīng)過充分燃燒，以燃燒爐里出來的氣體叫做“爐氣”。但這種爐氣往往不能直接用于制取SO3，這是為什么呢？請大家閱讀課本回答。 ［學(xué)生閱讀課本后回答］這是因為爐氣中常含有很多雜質(zhì)，如N2，水蒸氣，還有砷、硒的化合物及礦塵等。這些雜質(zhì)有些是對生產(chǎn)不利的，如砷硒的化合物、礦塵能夠使下一步氧化時的催化劑中毒，水蒸氣對設(shè)備也有不良影響，因此爐氣必須經(jīng)過凈化、干燥處理。 ［思考］若用燃燒硫黃制得的爐氣的成分有哪些？需凈化和干燥處理嗎？ ［答案］用硫黃為原料制得的爐氣成分主要有SO2、O2、N2等，雜質(zhì)較少，不需處理。 ［講述］經(jīng)凈化、干燥的爐氣其成分及組成為：SO2 7%;O2 11%;N2 82%。 ［投影］經(jīng)凈化、干燥的爐氣成分： (注：為體積分數(shù)) ［議一議］1.N2對硫酸生產(chǎn)沒有用處，為什么不除去？ 2.工業(yè)生產(chǎn)上為什么要控制條件使SO2、O2處于上述比例呢？ ［學(xué)生分組討論：并互相交流討論結(jié)果］ ［答案］1.N2對硫酸的生產(chǎn)沒有用處，但也沒有不利之處，若要除去，勢必會增加生產(chǎn)成本，從綜合經(jīng)濟效益分析沒有除去的必要。 2.這樣的比例是增大反應(yīng)物中廉價的氧氣的濃度，而提高另一種反應(yīng)物二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，從而有利于SO2的進一步氧化。 ［小結(jié)］這節(jié)課我們主要介紹了接觸法制硫酸的反應(yīng)原理、生產(chǎn)過程、硫酸生產(chǎn)原料的選擇及硫酸生產(chǎn)第一階段即造氣階段的生產(chǎn)要求。在原料的選擇及造氣階段，我們要體會工業(yè)生產(chǎn)同化學(xué)實驗的區(qū)別。 ［布置作業(yè)］復(fù)習(xí)化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡的知識。 ●板書設(shè)計 第五章 硫酸工業(yè) 第一節(jié) 接觸法制硫酸(第一課時) 一、反應(yīng)原理 1.S＋O2SO2 4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2 3.SO3＋H2O===H2SO4 二、工業(yè)制硫酸的生產(chǎn)流程