清泉州陽光實(shí)驗(yàn)學(xué)校高中化學(xué)第三冊第五單元硫酸工業(yè)第一節(jié)接觸法制硫酸(第二課時)

1、清泉州陽光實(shí)驗(yàn)學(xué)校第二課時引言上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了工業(yè)制硫酸的反響原理并簡單理解了其消費(fèi)流程。同時還認(rèn)識了其中的一個消費(fèi)設(shè)備沸騰爐。本節(jié)課我們就在此根底上來進(jìn)一步認(rèn)識工業(yè)消費(fèi)硫酸的消費(fèi)設(shè)備及工藝流程。板書第一節(jié)接觸法制硫酸（第二課時）三、消費(fèi)設(shè)備及工藝流程師上節(jié)所學(xué)沸騰爐中的工藝我們可簡單表示如下：板書過渡從沸騰爐出來的爐氣經(jīng)凈化、枯燥后便進(jìn)入硫酸消費(fèi)的第二階段，即氧化階段。下面，我們就來分析一下S02轉(zhuǎn)化為S03的反響條件。講解根據(jù)化學(xué)反響原理，二氧化硫的氧化是在催化劑存在條件下進(jìn)展的，目前工業(yè)消費(fèi)上采用的是釩催化劑。二氧化硫同氧氣在釩催化劑外表上與其接觸時發(fā)生反響，所以，工業(yè)上將這種消費(fèi)硫酸的

2、方法叫做接觸法制硫酸。二氧化硫發(fā)生催化氧化的熱化學(xué)方程式為：提問SO2的接觸氧化在什么條件下反響可進(jìn)步SO2的轉(zhuǎn)化率？師請大家根據(jù)所學(xué)知識進(jìn)展答復(fù)生SO2的氧化為一可逆反響。根據(jù)勒夏特列原理，加壓、降溫有利于S02轉(zhuǎn)化率的進(jìn)步。教師評價答復(fù)得很好！問對于工業(yè)消費(fèi)來講，假設(shè)原料轉(zhuǎn)化率很高，但反響速率卻很慢，這樣的消費(fèi)有無意義呢？學(xué)生搖頭沒有！師從我們剛剛的分析結(jié)論可知，SO2的氧化在低溫下進(jìn)展可有利于SO2轉(zhuǎn)化率的進(jìn)步，但這對反響的速率將有何影響呢？生使化學(xué)反響速率減慢！想一想應(yīng)該怎樣解決上述矛盾？教師提示：可聯(lián)想工業(yè)制NH3的有關(guān)知識生恍然大悟找一個折中的方法，即既要使S02的轉(zhuǎn)化率不太低，又

3、要使反響的速率不太慢。師很好，下面是一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，請大家分析。投影同溫度下SO2的平衡轉(zhuǎn)化率原料氣成分（體積分?jǐn)?shù)）：SO27%0211%N282%壓強(qiáng)：O.IMPa問你們認(rèn)為溫度控制在什么范圍比較適宜呢？說出理由。學(xué)生各抒己見小結(jié)由大家剛剛的發(fā)言并結(jié)合實(shí)際情況，可知溫度在400C500C的范圍內(nèi)比較適宜，這是因?yàn)?二氧化硫的轉(zhuǎn)化率在此溫度下已比較理想，且滿足催化劑的活性溫度（為430C600C），同時化學(xué)反響的速率又不會太慢。綜合考慮以上因素，我們在實(shí)際消費(fèi)中選定400C500C作為操作溫度。板書反響條件：溫度400C500C師下面是壓強(qiáng)對S02平衡轉(zhuǎn)化率的影響。請大家分組討論，綜合多種因素選

4、擇S02接觸氧化的適宜壓強(qiáng)。投影壓強(qiáng)對S02平衡轉(zhuǎn)化率的影響（原料氣成分同上表）學(xué)生分組討論，并宣布討論結(jié)果小結(jié)通過剛剛的討論并結(jié)合以上數(shù)據(jù)可以看出，常壓下400C500C時，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高。加壓雖然可以提衡轉(zhuǎn)化率，但加壓需要增加動力，經(jīng)濟(jì)上并不合算，一般工廠都采用常壓法消費(fèi)。板書壓強(qiáng)：常壓講解硫酸工業(yè)消費(fèi)的最正確工藝條件選定后，接下來要考慮的是反響器。反響器是進(jìn)展化學(xué)反響的場所，反響器的構(gòu)造，操作方式都要盡可能地使反響能在工藝條件所規(guī)定的參數(shù)下進(jìn)展。二氧化硫氧化反響器如今多采用的是接觸室。我們來看一下接觸室的構(gòu)造。板書接觸室展示接觸法制硫酸接觸室模型結(jié)合教具講解接觸室采用了上下兩層

5、催化劑，中部安裝熱交換器的構(gòu)造。板書構(gòu)造：上下兩層催化劑中部安裝熱交換器過渡我們首先來認(rèn)識一下熱交換器。投影一種熱交換器示意圖及介紹熱交換器是化學(xué)工業(yè)里廣泛應(yīng)用的熱交換設(shè)備，它有多種形式。在多數(shù)熱交換器內(nèi)部，裝有許多平行的管道或者者蛇管，以擴(kuò)大傳熱面，進(jìn)步熱交換效果。一種流體在管道內(nèi)流動，另一種流體在管道外流動。兩種流體通過管壁進(jìn)展熱交換，熱的流體得到冷卻，冷的流體得到加熱。右圖是一種常見的熱交換器。一種熱交換器示意圖過渡二氧化硫在接觸室里是如何氧化成三氧化硫的呢？講解經(jīng)過凈化、枯燥的爐氣，通過接觸室中部的熱交換器被預(yù)熱到400C500C,通過上層催化劑被第一次氧化，因?yàn)槎趸虻拇呋趸欠?/p>

6、熱反響，隨著反響的進(jìn)展，反響環(huán)境的溫度會不斷升高，這不利于三氧化硫的生成。接觸室中部安裝的熱交換器正是把反響生成的熱傳遞給接觸室里需要預(yù)熱的爐氣，同時降低反響后生成氣體的溫度，使之通過下層催化劑被第二次氧化。這是進(jìn)步可逆反響轉(zhuǎn)化率的一種非常有效的方法。10%，其余為N2、O2過渡二氧化硫在接觸室里經(jīng)過催化氧化后得到的氣體含三氧化硫一般不超過及少量二氧化硫氣體。這時進(jìn)入硫酸消費(fèi)的第三階段，即成酸階段。其反響的熱化學(xué)方程式為:板書S03(g)+H2O(I)=H2SO4(I);AH=-130.3kJ/mol過渡從反響原理上看，硫酸是由三氧化硫跟水化合制得的。事實(shí)上，工業(yè)上卻是用9%勺濃H2SO4來吸

7、收SO3的，為什么要這樣操作呢？請大家參閱課本。學(xué)生閱讀課本講解從理論上講，三氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸有二種途徑：一種是三氧化硫被硫酸水溶液吸收，與水溶液中的水發(fā)生反響生成硫酸。SO3(g)+0(1)=H2SO4(I),AH0,這是一個可逆放熱反響。在常溫下，這一反響轉(zhuǎn)化率極高，可以認(rèn)為是不可逆的。決定這一反響轉(zhuǎn)化率的實(shí)際上是混合氣體中三氧化硫被硫酸水溶液吸收的吸收率?；旌蠚庵腥趸蚴菤鈶B(tài)，分子運(yùn)動速率極快，有足夠的吸收時機(jī)，使吸收率到達(dá)9%另一途徑是硫酸與水蒸氣發(fā)生反響生成包含雜質(zhì)氣體的酸霧。由于三氧化硫與水的化合是放熱反響，在消費(fèi)條件下，反響器中有大量水蒸氣。而三氧化硫氣體一旦形成酸霧，它很少有

8、時機(jī)被液體捕捉，而是隨不溶性氣體一起排到大氣。根據(jù)消費(fèi)目的，在工藝上促進(jìn)第一種吸收途徑，抑制第二種吸收途徑。因此，實(shí)際消費(fèi)中，用9%勺濃硫酸作為吸收劑吸收三氧化硫。板書1.用9%勺濃H2SO4乍吸收劑。過渡工業(yè)上為實(shí)現(xiàn)這一消費(fèi)過程，采用的反響器是“吸收塔。板書3.吸收塔過渡我們來看一下吸收塔示意圖投影講解為增大SO3跟9%勺濃硫酸的接觸面積，強(qiáng)化吸收過程，在吸收塔中，安裝大量耐酸瓷環(huán)，并采用了逆流的吸收方式，三氧化硫從塔底通入，9%勺濃硫酸從塔頂噴下，硫酸吸收三氧化硫后，濃度增至9%溫度升高20C30C。然后從塔底排出，經(jīng)冷卻，稀釋，即得成品。討論1.從吸收塔里排岀的尾氣有哪些成分，能直接排放

9、到空氣中嗎?尾氣應(yīng)如何處理？學(xué)生答復(fù)，教師總結(jié)從吸收塔排出的氣體主要有N2、02少量二氧化硫，假設(shè)直接排放到空氣中,會造成嚴(yán)重的污染，同時也會造成原料的浪費(fèi)。因此應(yīng)將上述氣體再次通入接觸室進(jìn)展二次氧化，然后進(jìn)一步吸收。也可用NH3吸收S02以消費(fèi)亞硫酸銨，或者者用堿吸收后，再通過加酸消費(fèi)高濃度二氧化硫和硫酸銨。板書2.尾氣回收利用。小結(jié)本節(jié)我們學(xué)習(xí)了接觸法制硫酸的消費(fèi)設(shè)備及工藝流程，請XX同學(xué)來描繪一下從原料到成品硫酸的消費(fèi)過程。投影學(xué)生答復(fù)（教師結(jié)合投影糾錯、補(bǔ)充）總結(jié)從硫酸的工業(yè)消費(fèi)來看，化學(xué)反響原理是化工消費(fèi)的根底，消費(fèi)過程是為實(shí)現(xiàn)化學(xué)反響效勞的，而消費(fèi)設(shè)備是為實(shí)現(xiàn)消費(fèi)過程效勞的。這個邏

10、輯關(guān)系是我們學(xué)習(xí)化工知識的根本思路。在本節(jié)里，我們討論了如何優(yōu)化工藝條件，到達(dá)消費(fèi)最正確狀態(tài)，但這僅僅是復(fù)雜的工業(yè)消費(fèi)中很少的一部分，要想進(jìn)一步理解復(fù)雜的消費(fèi)工藝，就需要我們?nèi)缃窨炭鄬W(xué)習(xí)，爭取深造的時機(jī)。板書設(shè)計(jì)第一節(jié)接觸法制硫酸（第二課時）四、消費(fèi)設(shè)備及工藝流程教學(xué)說明本節(jié)是學(xué)習(xí)化工消費(fèi)知識的最后一部分，通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，要使學(xué)生初步掌握學(xué)習(xí)化工知識的根本思路，即化學(xué)反響原理是化工消費(fèi)的根底，消費(fèi)過程為實(shí)現(xiàn)化學(xué)反響效勞，而設(shè)備為實(shí)現(xiàn)消費(fèi)過程效勞。同時本節(jié)課又是理論聯(lián)絡(luò)實(shí)際的典范。為此，本節(jié)課設(shè)計(jì)突出了以下幾點(diǎn)：多啟發(fā)，提出啟發(fā)性問題，激發(fā)學(xué)生積極考慮，培養(yǎng)其思維才能多討論，促進(jìn)學(xué)生之間的交流與

11、，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，使學(xué)生學(xué)習(xí)積極主動多分析，用學(xué)過知識分析實(shí)際問題，使學(xué)生感到有深度、有興趣，同時復(fù)習(xí)穩(wěn)固已學(xué)過的知識。綜合才能訓(xùn)練題在硫酸的工業(yè)制法中，以下消費(fèi)操作與說明消費(fèi)操作的主要原因二者都是正確的選項(xiàng)是硫鐵礦燃燒前需要粉碎，因?yàn)榇髩K的硫鐵礦不能燃燒從沸騰爐出來的爐氣需凈化，因?yàn)闋t氣中S02會與雜質(zhì)反響S02氧化為S03時需使用催化劑，這樣可以進(jìn)步SO2的轉(zhuǎn)化率S03用9%勺濃H2SO4吸收，目的是防止形成酸霧，以便使SO3吸收完全解析：選項(xiàng)A中操作正確，但解釋不對，將礦石粉碎是使礦石與空氣的接觸面積增大，可以燃燒得更充分、更快。B項(xiàng)的說明不對，凈化的目的是防止?fàn)t氣中的雜質(zhì)和礦

12、塵使催化劑中毒、失效。選項(xiàng)C的說明是錯誤的。催化劑的作用是縮短反響完成的時間是是。選項(xiàng)D正確。答案：D固體A、B都由兩種一樣的元素組成，在AB中兩元素的原子個數(shù)比分別為1：1和1:2，將AB在高溫時煅燒，產(chǎn)物都是C(s)和D(g)。由D最終可制得E,E是非金屬元素顯+6價的含氧酸，該非金屬元素形成的單質(zhì)通常是一種淡黃色晶體，E的稀溶液和A反響時生成G(g)和F(aq),G通入D的水溶液，有淡黃色沉淀生成。在F中滴入溴水后，參加KOH溶液有紅褐色沉淀生成，加熱時又能轉(zhuǎn)變?yōu)镚。根據(jù)上述事實(shí)答復(fù)：A的化學(xué)式是，B的化學(xué)式是。寫出以下反響的化學(xué)方程式：。B煅燒生成C和DG通入D溶液中向F中滴入溴水解析：解答這道題的關(guān)鍵在于推出組成固體A和B的兩種元素。通常是一種淡黃色固體,F,GD淡黃色沉淀。Fe(0H)3,因此C為Fe2O3,F第一步：根據(jù)E是非金屬元素顯+6價含氧酸且該非金屬元素形成的單質(zhì),所以E是H2