“硫酸的工业制法——接触法”教学设计
【教学目标】
(1)能准确表述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)能说明黄铁矿锻烧前粉碎的原因,通入强大空气流的目的、炉气净化的原因和方法。
(3)能说明热交换器怎样进行热交换,吸收塔怎样吸收三氧化硫的。
(4)能解释和说明加快和充分吸收三氧化硫的措施。
(5)能说出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。
(6)能说出环境污染的主要方面及防止污染的一些措施,增强环境意识作环境保护的宣传者、行动者。
(7)能通过本节的学习,说明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。
(8)掌握多步反应计算题的简单解法即关系式法。
【教学重点】接触法制硫酸的化学反应原理,环境污染的危害及环境保护的重要性。
【教学难点】主要设备的构造和物料流动的方式、有关的化工生产原理。
【教学过程】
[投影]学习目标即教学目标
[叙述引入]同学们,我们初中学习过硫酸的知识,硫酸是化学工业中最重要的产品之一。它在工农业生产、科学实验和国防建设中,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。
[设疑引入]硫酸有那么多用途,工业上是如何生产的呢?请同学们根据所学过的硫及其氧化物知识,讨论生产硫酸的原理。
[说明]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,是在接触室内进行的,因此,称为接触法制硫酸。
[投影板书]课题、标题及原理
[衔接过渡]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,我们看到一阶段。
[投影板书]第一阶段及反应原理
[讲述]分析讲述黄铁矿燃烧反应的方程式,交代配平方法(奇偶法)
[出示模型]讲解沸腾炉的构造。
[动画显示]沸腾炉内物料进出方式
[投影]思考讨论
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?
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]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。
[衔接过渡]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,加热到400~500℃,在催化剂的作用下,能较快地转化为三氧化硫,请写出反应方程式,说明反应特点。
[投影板书]第二阶段及有关反应原理
[反馈矫正]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。
[动画显示]气体流向。
[投影]填空
3.接触室中热交换气的作用是_______________________________________________
4.从接触室出来的气体成分是_________,原因是_____________________________
[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。
二氧化硫与氧气生成三氧化硫的反应是可逆反应,因此从接触室出来的气体为三氧化硫、二氧化硫、氧气和氮气的混合气。
[衔接过渡]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。
[投影板书]第三阶段及反应原理
[投影]5.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。
[出示模型]讲解吸收塔构造。
[动画显示]三氧化硫的吸收过程。
[总结归纳、动画显示]设备流程、生产流程。
[投影]6.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?
[归纳讲述]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。
[投影]练习题:燃烧1吨含二硫化亚铁90%的黄铁矿,在理论上能生产多吨98%的硫酸(设有1.5%的硫留在炉渣里)?
[试题分析]本题考查化学运算技能,同学们常用的方法是分步计算法,根据方程式先求出二氧化亚铁的质量,再求二氧化硫和三氧化硫的质量,最后求出硫酸的质量,但这种方法要求的量太多、太麻烦,题目中只要求求出硫酸的质量,因此可以直接找到起始物质与最终产物硫酸的关系式求解。
解析:由工业生产硫酸的反应方程式可得下列关系式:
设:能生成98%的硫酸x吨
FeS2→2SO2→2SO3→2H2SO4
1202×98
1t×90%×(1-1.5%)xt×98%
x=1.478
这种计算方法叫关系式法,即根据多个有联系的方程式计算时,可以依据方程式式找到各物质之间量的关系式,直接计算求解。
[设疑过渡]从吸收塔出来的气体叫尾气,其成分是什么?能否直接排入大气?另外,黄铁矿燃烧后的矿渣能否弃置,这是我们研究的另一重点内容,即环境保护。
[分析讲述]矿渣弃置堆放既占地又污染环境,还会造成资源的浪费,矿渣的主要成分是三氧化二铁,可以用来炼铁,变废为宝,吸收塔出来的气体是氧气、氮气和少量的二氧化硫,直接排入大气会造成环境污染,必需净化处理,通常用碱液吸收。
[设疑深入]二氧化硫污染环境到底会造成什么样的危害呢?
[投影]7.二氧化硫对环境造成什么危害?酸雨怎样形成的?有何危害?大气污染的主要来源是什么?如何消除大气污染?
8.环境污染分为哪几类?工业三废包含哪几方面?防止和消除环境污染的根本途径是什么?
[投影]环境污染的分类
环境污染
大气
水工业三废(废气、废水、废渣)
土壤农药、化肥及生活用品
食品自然资源的不合理开发利用
……
[播音]录音资料1:环境污染的危害
录音资料2:环境政策
录音资料3:环境的治理及保护
[播放]录像资料1:环境污染的危害
录像资料2:环境的治理及保护
[强调指出]我们每位同学都要做环境的坚定保护者,从我做起,从小事做起,从现在做起,注意环境保护的宣传,坚信,环境问题必将随着科学技术的进一步发展,而得到人类有效的解决,那时,祖国的天空会更蓝,河流会更清。
[布置作业]书面作业:1.教材78页数题
2.教材87页3题
课外作业:调查我们周围的环境污染状况
硫酸·教案
教学目标
知识技能:掌握硫酸的性质,尤其是浓硫酸的特性;了解硫酸的用途;使学生掌握枪检验硫酸根离子的原理和方法。
能力培养:培养学生的观察能力和思维能力。
科学思想:进行“现象与本质”、“量变与质变”等辩证唯物主义观点的教育。
科学品质:激发学生的学习兴趣;培养学生严谨求实的科学作风。
科学方法:引导学生学会在实验和观察的基础上通过科学抽象来研究问题,学习化学。
重点、难点掌握浓硫酸的强氧化性;培养学生的思维能力;激发兴趣;使学生学会运用科学抽象学习化学。
教学过程设计
教师活动
学生活动
设计意图
【提问】现有浓硫酸、浓盐酸各一瓶(无标签,试剂瓶大小一样,酸的体积相同),不用化学方法怎样识别?根据是什么?
观察、回忆、思考。学生到讲台操作,并讲根据。
1.用手分别把试剂瓶提起,重者是浓硫酸。
2.把试剂瓶提起,摇动,呈油状者是浓硫酸。
3.分别打开瓶盖,瓶口无酸雾者是浓硫酸。
复习、巩固浓硫酸的物理性质。培养学生思维的广阔性、创造性。
【提问】稀硫酸具有哪些化学性质?为什么具有这些性质?
思考并回答:稀硫酸具有酸的通性。因为硫酸在水中能电离出H+。
复习稀硫酸的化学性质。
【引言】硫酸是一种强酸,具有酸的通性,那么浓硫酸与稀硫酸相比又有哪些特性呢?
【板书】第四节硫酸
一、硫酸
倾听、回忆、思考。
明确学习任务。激发学生继续学习的积极性。
【演示】在试管中放入一些胆矾,再加入少量浓硫酸,振荡。观察固体和溶液的颜色变化。
【提问】生成的灰白色固体是什么物质?
【提问】胆矾失去的结晶水是否成为溶剂了?
观察并描述现象:固体
由蓝色变为灰白色;溶液仍为无色。
回答:是无水硫酸铜。
猜想:可能成为溶剂了。
激发学习兴趣,培养观察能力。
激疑、探索。
继续探索。
【追问】溶液为什么不变蓝?
【讲解】胆矾失去的结晶水与硫酸分子结合,生成了硫酸水合物。引导学生写出反应的化学方程式。
【演示】取10g蔗糖放入小烧杯中,用2mL水调成糊状,再加入1mL浓硫酸,用玻璃棒搅拌。观察物质的颜色、体积变化并闻味。
【提问】生成的黑色固体是什么物质?引导学生写出反应的化学方程式。给出蔗糖的化学式:C12H22O11
【提问】以上两个实验反映了浓硫酸的哪些性质?
【评价】浓硫酸使胆矾失去结晶水,反映了吸水性;使蔗糖中的氢、氧元素按水的组成比脱去,反映了脱水性。
【板书】(一)浓硫酸的特性
1.吸水性2.脱水性
【引导讨论】浓硫酸的吸水性和脱水性有什么区别?启发学生从以上两个化学方程式分析、比较,得出结论。
迷惑不解。
倾听,写出化学方程式:CuSO4·5H2O+H2SO4(浓)=CuSO4+H2SO4·5H2O
观察并描述现象:生成黑色固体;体积膨胀,呈疏松多孔状;有大量蒸气冒出;有刺激性气味气体生成。
思考并回答:黑色固体是碳单质。写出化学方程式:
思考、比较并回答。有的学生辨别不清。
倾听。
记忆并记录。分析化学方程式,讨论出:吸水性是指浓硫酸直接与水分子结合;脱水性是指浓硫酸将许多有机物中的氢、氧元素按水的比例脱去。
激发求知欲。
揭示反应本质。
激发兴趣。
培养观察能力与描述现象能力。
揭示反应本质。
引起回忆,发现问题。
纠正错误,明确认识。加深记忆。
培养学生概念之间比较的能力。
【提问】铜与稀硫酸能反应吗?为什么?
【设问】铜与浓硫酸能反应吗?
【演示】在试管里放入一块铜片,注入少量浓硫酸,观察是否反应。给试管加热,用润湿的品红试纸检验放出的气体。把试管里的溶液和固体倒在盛有少量水的小烧杯中,观察溶液的颜色。
【引导讨论】1.铜片与浓硫酸能否反应?反应的条件是什么?
2.根据反应现象你认为反应后的生成物是什么?试写出此反应的化学方程式。并指出氧化剂、还原剂。反
回答:不能。因为在金属活动性顺序中,铜排在氢的后面。
猜想:不能。
观察并描述现象:不加热时,无明显现象。加热时,产生的气体使润湿的品红试纸褪色。小烧杯中溶液呈蓝色。
分析、思考并回答:
1.加热能反应。
2.润湿的品红试纸褪色说明生成了二氧化硫;溶
激活旧知识。
激发好奇心。
培养观察能力、叙述能力及严谨求实的科学作风。
树立对化学现象与化学本质的辩证认识。
应中浓H2SO4表现出什么性质?
3.稀硫酸是否具有氧化性?浓、稀硫酸的氧化性有什么不同?
启发学生从浓、稀硫酸的成分及与金属的反应分析。
液稀释后呈蓝色说明生成了硫酸铜。
O4+SO2↑+2H2O,铜是还原剂;浓硫酸是氧化剂。
浓H2SO4表现出氧化性和酸性。
对比、讨论出:稀硫酸也有氧化性。但浓硫酸的氧化性是由于分子里的+6价硫引起的;稀硫酸的氧化性是由于它电离出的H+引起的。H+的氧化性比+6价硫的弱。
使学生深入认识浓、稀硫酸氧化性不同的实质。
【设问】浓硫酸是否也能氧化金属活动性顺序中氢以前的金属呢?
【演示实验】把铁条放入盛有少量浓硫酸的试管中,观察现象。
【设问】为什么浓硫酸能与铜反应,而铁放入其中无明显现象呢?
【讲解】对,若加热就会发生反应。但是没加热就没发生反应吗?不是的,这是由于浓硫酸具有强氧化性,它可使某些金属如铁、铝等表面“钝化”。解释“钝化”现象。
【提问】浓硫酸与金属活动性顺序氢以前金属反应是否也生成氢气呢?为什么?
推理并回答:能。
观察:无明显现象。
陷入沉思,猜想:没加热。
倾听,领悟,形成正确认识。
推理并回答:不能。因为浓硫酸与金属反应是由于+6价硫引起的。
培养逻辑思维能力。
激疑。
激发求知欲。
解惑,加深对浓硫酸强氧化性的认识。
培养推理、综合运用知识的能力。
【小结并板书】3.氧化性
(1)氧化大多数金属
↑+2H2O
归纳出:加热时,浓硫酸能与大多数金属反应,但都没有氢气生成;常温下,浓硫酸可使铁、铝等发生钝化。
及时总结,将知识统摄成规律。
【过渡】加热时,浓硫酸还能氧化一些非金属单质。
【组织讨论】浓硫酸与碳反应后的生成物是什么?试写出化学方程式。
【板书】(2)氧化某些非金属单质
+2H2O
【组织讨论】设计一个实验检验碳与浓硫酸反应的生成物中既有二氧化碳,又有二氧化硫。
启发学生从检验二氧化碳和二氧化硫的特征试剂入手,结合其它有关知识找到可行方案。对讨论过程中学生可能发生的错误给予及时纠正;对学生提出的合理方案给予及时肯定和鼓励。
推理、思考并回答:浓硫酸是强氧化剂,把碳氧化成二氧化碳,而本身被还原成二氧化硫,同时生成水。
回忆有关知识,互相启发,互相补充,提出可行方案。最后统一认识:必须先用品红溶液检验二氧化硫;然后将二氧化硫吸收干净(可用溴水或高锰酸钾溶液等);
再用品红溶液检验二氧化硫是否被吸收完全;最后用澄清石灰水检验二氧化碳(也可用氢氧化钡溶液)。
培养推理和综合运用知识的能力。
提高综合运用知识和实验的能力。培养思维的敏捷性、严密性、广阔性、创造性。
【组织讨论】浓硫酸和稀硫酸的化学性质有什么不同?为什么不同?
归纳出:稀硫酸具有酸
类的一般通性,其实质是H+的性质,因为在稀硫
的形式存在。浓硫酸具有吸水性、脱水性和强氧化性等特性,因为在浓硫酸中,硫酸主要以分子的形式存在。
进一步理解量变引起质变的规律,树立辩证唯物主义的世界观。
【投影】课堂练习(见附1)
讨论并完成。
巩固新知识。
【讲述】硫酸是最重要的基本化工产品之一。掌握它的性质可以更好地认识它在工农业生产和国防上的重要用途。
【板书】(二)硫酸的用途
倾听。
渗透性质决定用途的化学思想。
【指导阅读】指导学生阅读课本第80页有关硫酸用途的内容,归纳出硫酸的用途。启发学生思考硫酸的各种用途利用了它的哪些性质。
阅读课文,归纳出:1.利用它的高沸点:制取挥发性酸。2.利用它的酸性:去金属表面的氧化物;制取硫酸盐;制造化肥。3.利用浓硫酸的吸水性:做干燥剂。
培养自学能力。
【作业】课本第82~83页,第1,2,3,4题。
【随堂检测】1.下列变化反映了浓硫酸的哪些性质?
(1)浓硫酸滴在纸上,过一会儿,纸变黑____;
(2)敞口放置的浓硫酸久置增重____;
(3)食盐与浓硫酸反应可制取氯化氢____;
(4)浓硫酸不能用来干燥硫化氢____。
2.向50mL浓度为18mol/L的硫酸溶液中加入足量的铜片并
加热,被还原的硫酸的物质的量为()。
(A)等于0.9mol(B)大于0.45mol小于0.9mol
(C)等于0.45mol(D)小于0.45mol
考察学生对硫酸的性质,尤其是浓硫酸的特性的理解、掌握情况。
附1:投影
1.为什么可以用铁桶贮存,运输浓硫酸?
2.在蔗糖与浓硫酸的实验中浓硫酸表现出的性质有____、____、____。
3.浓硫酸为什么不能用来制取HI?
附2:课堂练习答案
1.常温下,浓硫酸可使铁钝化。2.吸水性、脱水性、氧化性。3.具有强氧化性的浓硫酸能把具有强还原性的碘化氢氧化。
随堂检测答案
1.(1)脱水性,(2)吸水性,(3)难挥发性,(4)强氧化性2.(D)
清华附中
文章来源:http://m.jab88.com/j/31935.html
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