硫酸工业教案

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精选资料，欢迎下载 “硫酸的工业制法——接触法”教学设计

高二年级 陈连冀

[教学目标]

1、让学生了解接触法制硫酸的三个重要阶段、反应原理及主要设备的名称、构造和作用。

2、让学生理解二氧化硫催化氧化的过程，复习巩固关于化学反应速率和化学平衡的知识。

3、让学生了解工业生产中加快反应，提高原料利用率，节约能源的的一些措施和方法。

[教学重点]

接触法制硫酸的化学反应原理。

[教学难点]

二氧化硫的接触氧化和三氧化硫的吸收。

[教学方法]

让学生复习工业合成氨的相关知识，在学习过程中与硫酸工业作比较。通过多媒体演示硫酸工业生产过程。

[教学课时]2课时

第一课时

[教学过程]

[引入]同学们，我们初中学习过硫酸的知识，硫酸不仅是实验室中重要的试剂之一，而且它在工农业生产、科学实验和国防建设中，也具有十分广泛的用途。

[投影]硫酸可以用来制化肥，如磷肥、氮肥等。可以在金属加工和金属制品电镀以前，除去金属表面的氧化物膜，可以制取许多有实用价值的硫酸盐，如硫酸铜、硫酸亚铁等，还可用于精炼石油，制造炸药、农药、染料等，实验室中常用作干燥剂、脱水剂等。

[提问]硫酸有那么多用途，工业上是如何生产的呢？这就是我们这节课所要学习的主要内容。

[投影]本节课的学习目标

[讨论]请同学们根据学过的硫及其氧化物知识，讨论生产硫酸的基本原理。 。

精选资料，欢迎下载 [总结]许多同学想到用硫燃烧生成二氧化硫，这固然是一种方法，但根据我国资源情况，实际生产中通常用燃烧黄铁矿的方法来制取二氧化硫，二氧化硫转化为三氧化硫，是在一个叫接触室的设备内进行的，因此，又称为接触法制硫酸。

[板书]5.1接触法制硫酸

一、反应原理

三原料、三反应

4FeS2 ＋11O2 2Fe2O3+8SO2↑

2SO2＋O2 2SO3

SO3＋H2O H2SO4

[过渡]接触法制硫酸分三个阶段，第一阶段是二氧化硫的制取和净化，第二阶段是二氧化硫氧化成三氧化硫，第三阶段是三氧化硫的吸收和硫酸的生成，这三个反应分别在三个生产设备中完成，先来看第一个沸腾炉。

[板书]二、生产过程和设备

三阶段、三设备

[flash展示]沸腾炉内物料进出方式

[思考讨论]

请大家根据图中设备一回答学案问题一。

1．焙烧黄铁矿的炉子为什么叫沸腾炉？

黄铁矿为什么要粉碎？

为什么通入强大的空气流？

燃烧黄铁矿为什么不要多加燃料？

[强调讲述]黄铁矿燃烧反应是放热的，故燃烧的黄铁矿不需要多加燃料，扩大反应物的接触面，通入强大的空气流可以加快反应，提高原料利用率，这种方法常用于工业生产中。 催化剂 高温 。

精选资料，欢迎下载 2．为什么通入接触室的混全气体必须净化？怎样净化？净化后气体成分是什么？

[强调讲述]炉气中主要含有SO2、O2、N2、水蒸汽、含砷、硒的化合物矿尘等，通入接触室前必须净化，否则会引起催化剂效果下降，这种现象叫做催化剂的中毒。

[flash展示]催化剂中毒

炉气净化一般经过三个步骤：除尘、洗涤、干燥。

[板书]炉气净化三步骤：

[过渡]被净化后的炉气主要成分是二氧化硫、氧气和氮气，常温下较难转化为三氧化硫。请同学们根据反应方程式，结合反应速率与平衡原理讨论该反应所需的适宜条件是什么。

[板书]三个适宜条件：400~500℃，常压，催化剂（常用V2O5），

[讲述]实验表明，该反应加热到400~500℃，在催化剂（常用V2O5）的作用下二氧化硫即可很快转化为三氧化硫，加压虽然可以提高SO2转化率，但提高程度不大，所以工业生产中往往在常压下进行催化氧化。

[活动]根据学生讨论情况，说明书写方程式注意事项，交代清楚反应的特点，说明高温和使用催化剂可以加快反应，缩短生产时间，提高效率。

在工业生产中，SO3的生成是在接触室中进行的，下面我们来研究接触室中的反应情况。请同学们观察演示动画，回答学案问题二。

[flash展示]接触室中气体流向。

[提问]接触室中的分层多孔隔板和细管道结构叫热交换器，它的作用是什么？

[强调讲述]热交换气中冷热气体的流向是相反的，冷的气体（SO2、O2、N2）被预热，而热的气体（SO3、 SO2、O2、N2）被冷却，这种方式能够节约能源，在工业生产中广泛采用。

[提问]从接触室出来的气体成分是什么？原因是什么？

[强调讲述] SO2与O2生成SO3的反应是可逆反应，因此从接触室出来的气体为SO3、

SO2、O2和N2的混合气。

[过渡]从接触室内出来的混合气体，通入吸收塔内，三氧化硫被吸收转化为硫酸，该阶段称为三氧化硫的吸收和硫酸的生成。大家观察这一过程并思考学案问题三。 。

精选资料，欢迎下载 [提问]吸收三氧化硫为什么不用水和稀硫酸而用98.3%的浓硫酸？浓硫酸为什么必须从塔顶喷下？

[讲解]三氧化硫与水反应，放出大量的热，用水或稀硫酸吸收三氧化硫易形成酸雾，酸雾的形成不利于气体三氧化硫被进一步吸收，吸收速度慢，且吸收不完全，98.3%的浓硫酸从塔顶淋下，气体由下往上，流向相反，充分接触，吸收更完全，由此看来工业生产上特别重视生产的速度及原料的利用率。

[flash展示]三氧化硫的吸收过程。

[提问]硫酸工业中产生的废气主要成分是什么？能不能直接排放到大气中？

[讲述]硫酸工业中产生的废气主要成分是SO2、O2、N2，不能直接排放到大气中因为SO2会污染大气，引起酸雨，破坏生态环境，所以废气必须经过处理。硫酸工业中常用碱性溶液来吸收SO2，请大家写出学案上的相关反应方程式。

[板书]三、尾气处理：

[归纳讲述] 请同学们根据动画演示中的设备流程和生产流程将本节课的内容作个小结。

[小结]接触法制硫酸分几个阶段？有几个重要反应？几种典型设备？几种净化方式？几个地方运用逆流原理？几个地方采用了加快反应的措施？几个地方采用了充分利用原料的措施？

同学们，我们通过接触法制硫酸的学习，了解了工业制硫酸的原理，但这还是不够的，工业生产中还有很多问题要处理，例如，如何提高原料的利用率，如何加快反应的进程，如何节约能源降低成本，如何保护环境，防止污染等等，这些都是工业生产中的实际问题，应该引起同学们的注意。

[课堂练习]

1、硫酸工业中，合成SO3的设备叫接触室。

2、下列情况可以引起大气污染的是（1）煤的燃烧（2）工业废气任意排放（3）燃烧鞭炮（4）飞机、汽车尾气的排放。答案（1）（2）（3）（4）

3、酸雨主要是燃烧含硫燃料释放二氧化硫造成的，现每隔一定时间测定某份酸雨样品的PH值。

测试时间(h) 0 1 2 3 4 5

雨水的PH值 4.73 4.62 4.56 4.55 4.55 4.55 。

精选资料，欢迎下载 请说明在测定的时间里，雨水样品PH变小的原因。

PH值变小就是酸性增强，其原因是雨水中的亚硫酸在氧气作用下转变成硫酸，而硫酸的酸性比亚硫酸强。所以PH随时间延长变小，至硫酸都转变成硫酸时，PH值基本不变。

[板书设计]

[板书]5.1接触法制硫酸

一、反应原理

三原料、三反应

4FeS2 ＋11O2 2Fe2O3+8SO2↑

2SO2＋O2 2SO3

SO3＋H2O H2SO4

二、生产过程和设备

三原料、三阶段、三设备，炉气净化三步骤，

三个适宜条件：400~500℃ ；常压；催化剂

三、尾气处理：

附：

硫酸工业学案

第一节接触法制硫酸

[学习目标]

1、了解接触法制硫酸的三个重要阶段、反应原理及主要设备的名称、构造和作用。

2、理解二氧化硫催化氧化的过程，复习巩固关于化学反应速率和化学平衡的知识。

3、了解二氧化硫在大气中的危害、酸雨的成因及大气污染的主要来源。

4、了解工业生产中加快反应，提高原料利用率，节约能源及环境保护的一些措施和方法。

5、掌握多步反应计算题的简单解法即关系式法。

[学习重点]

1、接触法制硫酸的化学反应原理。

2、二氧化硫的接触氧化和三氧化硫的吸收。

一、反应原理：

三原料：_____________________________________________________________________

三反应：_____________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________ 催化剂 高温 。

精选资料，欢迎下载 二、反应设备

Ⅰ沸腾炉：

问题一：

1、焙烧黄铁矿的炉子为什么叫沸腾炉？

2、黄铁矿为什么要粉碎？

3、为什么通入强大的空气流？

4、燃烧黄铁矿为什么不要多加燃料？

笔记：

1、反应原理：

2、作用：

3、炉气中主要含有SO2、_____、_____、_____、_________________等，通入接触室前必须_______，否则会引起___________的中毒。

Ⅱ接触室：

问题二：

1、接触室中的多孔板和细管结构叫热交换器，它的作用是什么？