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2019-2020年高中化學 5.1《接觸法制硫酸》教案 舊人教版選修 【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(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(yè)中最重要的產品之一。它在工農業(yè)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。可以在金屬加工和金屬制品電鍍以前，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(yè)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(yè)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(jié)約能源，在工業(yè)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(yè)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(yè)制硫酸的原理，但這還是不夠的，工業(yè)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(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。 解析：由工業(yè)生產硫酸的反應方程式可得下列關系式： 設：能生成98%的硫酸x噸 FeS2 → 2SO2 → 2SO3 → 2H2SO4 120 298 1t90%(1-1.5%) xt98% x=1.478 這種計算方法叫關系式法，即根據多個有聯系的方程式計算時，可以依據方程式式找到各物質之間量的關系式，直接計算求解。 [設疑過渡]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]7．二氧化硫對環(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？防止和消除環(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 [強調指出]我們每位同學都要做環(huán)境的堅定保護者，從我做起，從小事做起，從現在做起，注意環(huán)境保護的宣傳，堅信，環(huán)境問題必將隨著科學技術的進一步發(fā)展，而得到人類有效的解決，那時，祖國的天空會更藍，河流會更清。