鼎尖教案高中化学第三册第五单元硫酸工业第一节接触法制硫酸.docx

第二课时引言上节课我们学习了工业制硫酸的反响原理并简洁理解了其消费流程。同时还相识了其中的一个消费设备沸腾炉。本节课我们就在此根底上来进一步相识工业消费硫酸的消费设备及工艺流程。板书第一节 接触法制硫酸(第二课时)三、消费设备及工艺流程师上节所学沸腾炉中的工艺我们可简洁表示如下：板书过渡从沸腾炉出来的炉气经净化、枯燥后便进入硫酸消费的第二阶段，即氧化阶段。下面，我们就来分析一下SO2转化为SO3的反响条件。讲解依据化学反响原理，二氧化硫的氧化是在催化剂存在条件下进展的，目前工业消费上采纳的是钒催化剂。二氧化硫同氧气在钒催化剂外表上与其接触时发生反响，所以，工业上将这种消费硫酸的方法叫做接触法制硫酸。二氧化硫发生催化氧化的热化学方程式为：提问SO2的接触氧化在什么条件下反响可进步SO2的转化率？师请大家依据所学学问进展答复生SO2的氧化为一可逆反响。依据勒夏特列原理，加压、降温有利于SO2转化率的进步。老师评价答复得很好！问对于工业消费来讲，假设原料转化率很高，但反响速率却很慢，这样的消费有无意义呢？学生摇头没有！师从我们刚刚的分析结论可知，SO2的氧化在低温下进展可有利于SO2转化率的进步，但这对反响的速率将有何影响呢？生使化学反响速率减慢！想一想应当怎样解决上述冲突？老师提示：可联想工业制NH3的有关学问生茅塞顿开找一个折中的方法，即既要使SO2的转化率不太低，又要使反响的速率不太慢。师很好，下面是一组试验数据，请大家分析。投影同温度下SO2的平衡转化率原料气成分(体积分数)：SO2 7%，O2 11%，N2 82%；压强：0.1 MPa问你们认为温度限制在什么范围比拟适宜呢？说出理由。学生各抒己见小结由大家刚刚的发言并结合实际状况，可知温度在400500的范围内比拟适宜，这是因为：二氧化硫的转化率在此温度下已比拟志向，且满意催化剂的活性温度(为430600)，同时化学反响的速率又不会太慢。综合考虑以上因素，我们在实际消费中选定400500作为操作温度。板书反响条件：温度400500师下面是压强对SO2平衡转化率的影响。请大家分组探讨，综合多种因素选择SO2接触氧化的适宜压强。投影压强对SO2平衡转化率的影响(原料气成分同上表)学生分组探讨，并宣布探讨结果小结通过刚刚的探讨并结合以上数据可以看出，常压下400500时，二氧化硫的转化率已经很高。加压虽然可以进步平衡转化率，但加压须要增加动力，经济上并不合算，一般工厂都采纳常压法消费。板书压强：常压讲解硫酸工业消费的最佳工艺条件选定后，接下来要考虑的是反响器。反响器是进展化学反响的场所，反响器的构造，操作方式都要尽可能地使反响能在工艺条件所规定的参数下进展。二氧化硫氧化反响器如今多采纳的是接触室。我们来看一下接触室的构造。板书接触室展示接触法制硫酸接触室模型结合教具讲解接触室采纳了上下两层催化剂，中部安装热交换器的构造。板书构造：上下两层催化剂中部安装热交换器过渡我们首先来相识一下热交换器。投影一种热交换器示意图及介绍热交换器是化学工业里广泛应用的热交换设备，它有多种形式。在多数热交换器内部，装有很多平行的管道或蛇管，以扩大传热面，进步热交换效果。一种流体在管道内流淌，另一种流体在管道外流淌。两种流体通过管壁进展热交换，热的流体得到冷却，冷的流体得到加热。右图是一种常见的热交换器。一种热交换器示意图过渡二氧化硫在接触室里是如何氧化成三氧化硫的呢？讲解经过净化、枯燥的炉气，通过接触室中部的热交换器被预热到400500,通过上层催化剂被第一次氧化，因为二氧化硫的催化氧化是放热反响，随着反响的进展，反响环境的温度会不断上升，这不利于三氧化硫的生成。接触室中部安装的热交换器正是把反响生成的热传递给接触室里须要预热的炉气，同时降低反响后生成气体的温度，使之通过下层催化剂被第二次氧化。这是进步可逆反响转化率的一种特别有效的方法。过渡二氧化硫在接触室里经过催化氧化后得到的气体含三氧化硫一般不超过10%，其余为N2、O2及少量二氧化硫气体。这时进入硫酸消费的第三阶段，即成酸阶段。其反响的热化学方程式为：板书SO3(g)H2O(l)=H2SO4(l);H=130.3 kJ/mol过渡从反响原理上看，硫酸是由三氧化硫跟水化合制得的。事实上，工业上却是用98.3%的浓H2SO4来汲取SO3的，为什么要这样操作呢？请大家参阅课本。学生阅读课本讲解从理论上讲，三氧化硫转化为硫酸有二种途径：一种是三氧化硫被硫酸水溶液汲取，与水溶液中的水发生反响生成硫酸。SO3(g)H2O(l) H2SO4(l),H0,这是一个可逆放热反响。在常温下，这一反响转化率极高，可以认为是不行逆的。确定这一反响转化率的事实上是混合气体中三氧化硫被硫酸水溶液汲取的汲取率。混合气中三氧化硫是气态，分子运动速率极快，有足够的汲取时机，使汲取率到达99.9%。另一途径是硫酸与水蒸气发生反响生成包含杂质气体的酸雾。由于三氧化硫与水的化合是放热反响，在消费条件下，反响器中有大量水蒸气。而三氧化硫气体一旦形成酸雾，它很少有时机被液体捕获，而是随不溶性气体一起排到大气。依据消费目的，在工艺上促进第一种汲取途径，抑制第二种汲取途径。因此，实际消费中，用98.3%的浓硫酸作为汲取剂汲取三氧化硫。板书1.用98.3%的浓H2SO4作汲取剂。过渡工业上为实现这一消费过程，采纳的反响器是“汲取塔”。板书3.汲取塔过渡我们来看一下汲取塔示意图投影讲解为增大SO3跟98.3%的浓硫酸的接触面积，强化汲取过程，在汲取塔中，安装大量耐酸瓷环，并采纳了逆流的汲取方式，三氧化硫从塔底通入，98.3%的浓硫酸从塔顶喷下，硫酸汲取三氧化硫后，浓度增至98.8%，温度上升2030。然后从塔底排出，经冷却，稀释，即得成品。探讨1.从汲取塔里排出的尾气有哪些成分，能干脆排放到空气中吗？2.尾气应如何处理？学生答复，老师总结从汲取塔排出的气体主要有N2、O2，少量二氧化硫，若干脆排放到空气中，会造成严峻的污染，同时也会造成原料的奢侈。因此应将上述气体再次通入接触室进展二次氧化，然后进一步汲取。也可用NH3汲取SO2以消费亚硫酸铵，或用碱汲取后，再通过加酸消费高浓度二氧化硫和硫酸铵。板书2.尾气回收利用。小结本节我们学习了接触法制硫酸的消费设备及工艺流程，请××同学来描绘一下从原料到成品硫酸的消费过程。投影学生答复(老师结合投影纠错、补充)总结从硫酸的工业消费来看，化学反响原理是化工消费的根底，消费过程是为实现化学反响效劳的，而消费设备是为实现消费过程效劳的。这个逻辑关系是我们学习化工学问的根本思路。在本节里，我们探讨了如何优化工艺条件，到达消费最佳状态，但这仅仅是困难的工业消费中很少的一局部，要想进一步理解困难的消费工艺，就须要我们如今刻苦学习，争取深造的时机。板书设计第一节 接触法制硫酸(第二课时)四、消费设备及工艺流程教学说明本节是学习化工消费学问的最终一局部，通过本节的学习，要使学生初步驾驭学习化工学问的根本思路，即化学反响原理是化工消费的根底，消费过程为实现化学反响效劳，而设备为实现消费过程效劳。同时本节课又是理论联络实际的典范。为此，本节课设计突出了以下几点：1.多启发，提出启发性问题，激发学生主动思索，培育其思维实力。2.多探讨，促进学生之间的沟通与合作，充分发挥学生的主观能动性，使学生学习主动主动。3.多分析，用学过学问分析实际问题，使学生感到有深度、好玩味，同时复习稳固已学过的学问。综合实力训练题1.在硫酸的工业制法中，下列消费操作与说明消费操作的主要缘由二者都是正确的是A.硫铁矿燃烧前须要粉碎，因为大块的硫铁矿不能燃烧B.从沸腾炉出来的炉气需净化，因为炉气中SO2会与杂质反响C.SO2氧化为SO3时需运用催化剂，这样可以进步SO2的转化率D.SO3用98.3%的浓H2SO4汲取，目的是防止形成酸雾，以便使SO3汲取完全解析：选项A中操作正确，但说明不对，将矿石粉碎是使矿石与空气的接触面积增大，可以燃烧得更充分、更快。B项的说明不对，净化的目的是防止炉气中的杂质和矿尘使催化剂中毒、失效。选项C的说明是错误的。催化剂的作用是缩短反响完成的时间。选项D正确。答案：D2.固体A、B都由两种一样的元素组成，在A、B中两元素的原子个数比分别为11和12，将A、B在高温时煅烧，产物都是C(s)和D(g)。由D最终可制得E，E是非金属元素显6价的含氧酸，该非金属元素形成的单质通常是一种淡黄色晶体，E的稀溶液和A反响时生成G(g)和F(aq),G通入D的水溶液，有淡黄色沉淀生成。在F中滴入溴水后，参加KOH溶液有红褐色沉淀生成，加热时又能转变为G。依据上述事实答复：(1)A的化学式是_，B的化学式是_。(2)写出下列反响的化学方程式： 。B煅烧生成C和DG通入D溶液中向F中滴入溴水解析：解答这道题的关键在于推出组成固体A和B的两种元素。第一步：依据E是非金属元素显6价含氧酸且该非金属元素形成的单质，通常是一种淡黄色固体，所以E是H2SO4。第二步：A(或B) CD，D最终制得E，EAGF,GD淡黄色沉淀。该淡黄色沉淀必为S，进一步验证E为H2SO4，A和B中均含S元素。第三步：F红褐色沉淀C,该红褐色沉淀必为Fe(OH)3，因此C为Fe2O3,F为含Fe2的溶液，A和B中均含Fe元素。答案：A为FeS,B为FeS2。4FeS211O22Fe2O38SO22H2SH2SO3=3S3H2O6FeSO43Br2=2Fe2(SO4)32FeBr3