《“设计”一座硫酸厂》教案4.docx

“设计” 一座硫酸厂教案【教案设计说明】本节课是在学生学习硫的基础上，引导学生通过实验室中接触法制硫酸的实验过渡到工 业牛产 硫酸需要考虑的一些实际问题。本节课的教学过程设计，首先是播放实验室中制硫酸的实验录像，请同学们思考工业制 硫酸时 需要考虑的实际问题与实验室制硫酸的不同之处，然后请同学们就在工业上选用哪种 原料制硫酸展 开研究，在此过程中介绍接触法制硫酸的儿种原料及其原理和简单工艺流程；其次请同学们分角色扮 演新建项目负责人、硫酸厂设计师、地质工程师、环保局局长等角色，结合甲乙两地的具体情况以“硫 酸厂厂址选在哪里”以及工业生产过程中相关的“三废”处理 及利用等综合经济效益问题为主题展 开讨论。【教学目标】1、使学生掌握工业上硫酸生产的原料、流程和典型设备以及各阶段的主要反应原理，了解 硫酸生产中不同原料与生产过程的关系，初步学会在建厂时结合实际情况选择适宜的原料。2、使学牛了解化工厂设计中在厂址选择时需要考虑的诸多因素以及硫酸厂厂址选择的一-般 性和特殊性。3、使学生简单了解硫酸工业生产过程中废气废渣的处理及利用情况，让学生体会实际工业生 产中需要考虑环境保护及其它综合经济效益等问题。4、通过“设计一座硫酸厂”的基本过程使学生初步了解化工生产与化学科学实验的不同，了 解化工生产遵循的一般原则，并通过课堂讨论，培养和发展学生综合应用知识分析和解决 实际问题 的能力。【教学重难点】接触法制硫酸的有关的化工生产原理及设计硫酸厂的综合经济效益问题。【计划课时】2课口寸【教学过程】【引入】投影片1资料：我国2005年缺口 89万吨，建设大规模、低能耗的硫酸生产厂， 前景极为可观。今天将由我和同学们在课堂上“模拟”设计一座硫酸厂，作为我们共同事业的起点。【过渡】我们都知道工业生产源于工业设计，而设计又源于实验室研究，下面请同学们看一段 录像一一实验室制硫酸。投影片2装置图【活动准备，提出问题】投影片3思考并讨论1、实验制硫酸发生的主要反应有哪些？2、此实验装置大致分为哪儿部分？3、制SO?还可以选择什么药品？4、你认为在实验室中设计一个制U又硫酸的实验方案，需要考虑哪些问题？5、化工厂设计与实验室实验有什么不同？设汁硫酸厂应从哪些方面入手？【适时讲解及引导】在学生回答第1个问题时，引出接触法制硫酸的概念：SO?转化为SO?是在催化剂表而上接触 时发生反应的，因此，称为接触法制硫酸。工业上也广泛采用此法，首先要制二氧化硫。【过渡】下面我们就从选择原料入手，请同学们思考工业制硫酸用亚硫酸钠是否合适？不合 适还可以选择什么原料呢？阅读下面资料。投影片4资料：我国主要硫资源及应用【过渡】下面我们就首先来了解一下以硫铁矿为原料制硫酸的主要反应和简单流程。投影片5硫铁矿制硫酸、硫铁矿图片及主要成分化学式，分析硫元素化合价。【过渡】请同学们结合实验室制硫酸的过程，在笔记本上尝试用框图表述一下工业制硫酸的 简单流程。投影片6硫酸生产图示给出主要步骤的设备名称，引导学生将其与实验室装置的各构成部分加以联系。投影片7硫铁矿制硫酸简单流程图介绍以硫铁矿制硫酸分为三个主要阶段。【过渡】下面分别讲授三个主要生产阶段及其原理投影片8二氧化硫炉气的制造及反应的热化学方程式【知识支持】热化学方程式的含义，并说明此反应为放热反应。投周彳片9生产实际硫铁矿焙烧前要粉碎，配矿，干燥等预处理；【设问】硫铁矿焙烧前为什么要粉碎？【联系实际】实验实里的净化干燥一步在实际生产中仍然必不可少。投影片9生产实际 炉气净化和干燥：净化目的、净化指标、净化方法等介绍投影片1。二氧化硫的催化氧化及反应的热化学方程式请一名同学描述该热化学方程式的含义。说明此反应为放热反应。投影片11生产实际 二氧化硫的催化氧化在常压、温度控制在40CTC500。（2的条件下进行。【设问】请同学们根据化学平衡的知识分析并讨论二氧化硫催化氧化为什么选泄这个条投影片12不同温度下二氧化硫的平衡转化率折线图投影片13400（不同压强下二氧化硫的平衡转化率柱状图【过渡】为了能将反应控制在最佳温度范围内，在实际生产中转化器多采用多段中间换热式转 化器，即在每两层催化剂之间设一个换热器，用来移去反应中放出的热，使反应后的气体降温并预热 未反应的气体，使反应放出的热能得到利用。投影片14生产实际催化剂间的热交换器投影片15三氧化硫的吸收及反应的热化学方程式此反应为放热反应【过渡】实验室制硫酸时吸收瓶中现象？说明吸收效果好不好？投影片16生产实际： 工业上用质量分数为98.3%浓硫酸吸收三氧化硫而并非直接用水吸收。投影片17-18J接触法生产硫酸的实际设计流程图及设备图（复杂）【过渡】了解其它原料制硫酸的过程，观察表格中数据能够得到哪些结论？投影片19资料：我国1988-1992年硫酸生产的原料构成【知识提示】有色冶金烟气如以黄铜矿炼铜产生的烟气中含有二氧化硫；石膏主要成分是硫 酸钙，其中硫化合价是+6价，可以以焦炭为还原剂在高温下还原出二氧化硫气体，从而用接触法 制硫酸，【指导阅读，提出问题】投影片20 j硫磺制硫酸1、硫磺制硫酸经过哪些生产阶段？主要反应有哪些？2、硫磺制硫酸与硫铁矿制硫酸相比有哪些优势？3、世界上主要以什么原料制硫酸？我国原料情况如何？投影片21我国硫铁矿及硫磺进出口情况比较教师活动【过渡】以上我们了解了以硫铁矿和硫磺为原料制硫酸的情况，可是在20世纪70年代后期，我国地处渤海湾畔的某磷肥厂因生产原料硫酸匮乏而被迫停产，为了解决硫酸来源 问题急需建设一座硫酸厂。在选择制硫酸的原料时，面临的现实是：该地区硫铁矿资源贫乏，硫磺来源紧缺。所在地区的盐碱滩上堆放着大量的废料石膏，还有生 产磷肥排放出来的大量废渣磷石膏。请同学们帮助该厂决策原料路线。投影片22 j石膏制硫酸硫酸、磷肥、水泥联合生产示意图以磷肥厂排出的废渣磷石膏为原料制硫酸，同时联产水泥，制得的硫酸反过来用于生产 磷肥。这是综合利用资源的具体实例Z一,具有较好的经济效益。投影片23-24J资料：磷钱副产磷石膏制硫酸联产水泥技术除了上述三种制硫酸的原料之外，工业上还可以利用有色金屈冶炼烟气来制硫酸，例如：利用黄 铜矿炼铜过程中排出的烟气中就含有二氧化硫，经过净化干燥后可用来制硫酸。综上我们了解了几种接触法制硫酸的原料，选择不同的原料时在生产过程中也会有所差另k下 面请同学们观看一段录像，了解一些硫酸实际生产的情况。录像之后我们大家将共同 进入建厂研讨 会现场。【录像】工业制硫酸投影片25拟建硫酸厂交流研讨会【过渡】有请项目负责人xx上场。教师：扮演厂外专家x教授筹建一座硫酸厂，原料的选择要考虑资源条件及资源利用的合理性。原料的选择将影响 到建厂 项目的生产技术方案、厂址的选择、环境保护以及综合利用等多个方面成本、利润产生影响。因此原 料路线的抉择要权衡工厂的经济效益和社会效益。硫酸是基本化工原料，产量大，又是一种强腐蚀性的液体，贮存和运输都有特殊的要求，虽产品 本身价格不高但运费较高，不宜大量地贮存和长途运输，应随产随销。另外硫酸厂“三 废”排放量 大5危害环境。如果用©氧化钠吸收得到的产品主要是硫酸钠，硫酸钠是芒硝的主要成分。若用氨水吸收得到的 是硫酸钱，正如刚刚财务科介绍的那样，硫酸镀可作化肥。因为我们国家盛产芒硝的，所以用氢氧化 钠吸收的话经济效益和社会效益将不如用氨水吸收。【小结】请同学们从刚刚的研讨会现场回到我们的课堂中来，在研讨会中同学们表现的都很出 色，我们充分体验了设计一座硫酸厂时需要考虑的诸多问题，从原料的选择到厂址的 选择再到“三 废”的利用，那么事实上，在工业上设计一座硫酸厂的过程远比这还要复杂的多。我希望同学们通过 今天的学习，对化工厂的设计有一个基本的了解，设计不仅需要理论支持，更需要技术支持，也希望 同学们能够做到学以致用。课后请同学们查找资料来了解一下我国硫酸工业的发展。