练习与实践教学设计第二课时

教案

化工生产中的一些问题

杜礼霞编制

2019年7月12日

化工生产中的基本问题复习课——教案

【复习目标】

1、能够依据化学原理确定生产过程及所需要的原料；

2、进一步认识如何正确控制反应的条件，归纳生产中三废的正确处理方法；

3、在典例分析的过程中形成解决问题的一般思路与方法；

4、通过观看我国近年来煤液化工业的重大突破，感受我国化工水平在国际上的领先地位，树立民族自豪感。

【复习重点】

根据化学原理确定生产过程、反应条件的控制、三废的正确处理

【复习难点】

根据化学原理确定生产过程、反应条件的控制

【学情分析】

本节课的教学对象是高二的学生，通过一年多的高中学习，高二学生已经具备较好的分析问题能力，而且学生在上几节课的学习中已经对硫酸工厂中面临的一些基本问题进行了学习，有了一定的基础知识储备，为本节课奠定了基础。另外本节课的定位是巩固已学知识、拓展学生的知识面，对学生来说是可以以放松的心情进入本节课的学习的，所以在教学过程中会穿插最新的我国科技的发展现状及环境问题来激发学生的民族自豪感与社会责任感。

且本节课作为化工生产中的基本问题的复习课，

【教学过程】

视频引人：以我国煤液化工业在2017年取得的重大突破以及***提出的“绿水青山”为契机，感受我国工业的快速发展，同时意识到工业在提升国民经济水平的同时为环境所带来的负担也不容忽视，提出工业生产既要考虑效益的最大化也要考虑对环境的影响。

设计意图：学生感受到我国的工业的快速发展，树立强烈的民族自豪感。同时学生意识到工业与环境之间的关系，树立社会责任感。

走进煤化工业:煤是重要的能源，也是生产化工产品的重要原料。

（1）煤的转化技术包括煤的气化技术和液化技术。煤的液化技术又分为

___________和___________。

（2）煤制油是一项新兴的、科技含量较高的煤化工技术，发展煤制油对我国而言具有重大意义。下列是煤制汽油和丙烯的主要工艺流程图。

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化工生产中的一些问题

杜礼霞编制

2019年7月12日

①为了提高原料利用率，上述工艺中应控制合成气中V(CO)：V(H2)＝

____。

②以甲醇为反应物，既可获得汽油又可获得丙烯，_________________是这两个反应发生的关键。

（3）利用煤的气化技术可获得合成氨的原料氢气，在制取原料气的过程中常混有一些杂质，其中某些杂质会使催化剂_________ ，必须除去。

①转化过程中的H2S会污染大气环境，需要进行尾气处理，写出除去H2S杂质的反应方程式______________________________________________。

②欲除去原料气中的CO,可通过如下反应来实现: CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),已知850℃时该反应的平衡常数K=1,若要使CO的转化率超过90%,则起始物中c(H2O)∶c(CO)不低于__________ 。

（4）煤做能源在燃烧前需对煤进行脱硫处理。工业上MgO浆液是高活性的脱硫剂，常用来脱除烟气中的SO2。主要包含的反应有：

①

Mg(OH)2+ SO2=MgSO3+H2O

②

MgSO3+SO2+H2O= Mg(HSO3)2

③

Mg(HSO3)2+ Mg(OH)2=2MgSO3+2H2O

④

2MgSO3+O2=2MgSO4

己知20℃时，H2SO3的K1=l.54×10-2，K2=1.02×10-7，25℃时，Ksp[MgSO3]= 3.86×10-3，Ksp(CaSO3)= 3.1×10-7。

其他条件相同时，镁基和钙基脱硫效率与液、气摩尔流量比如下图所示。

镁基脱硫效率总比钙基大，除生成的MgSO4具有良好的水溶性外，还因为__________________________________________________。

设计意图：以煤的液化工业中实际遇到的一些问题为对象，分析讨论应该如何去

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化工生产中的一些问题

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2019年7月12日

正确选择反应原料、反应条件及有害废气的处理方法。在讨论的过程中形成认识及解决问题的方法。

针对训练

. 反应条件的选择

1.将CH4转化成CO，工业上常采用催化转化技术，其反应原理为

2CH4(g)＋3O2(g)

2CO(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1 038 kJ·mol－1。

工业上要选择合适的催化剂，分别对X、Y、Z三种催化剂进行如下实验(其他条件相同)：

①X在750 ℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×106倍；

②Y在600 ℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；

③Z在440 ℃时催化效率最高，能使逆反应速率加快约1×106倍；

根据上述信息，你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是________(填“X”或“Y”或“Z”)，选择的理由是__________________________________.

设计意图：更进一步体会如何去正确选择反应条件（催化剂、耗能、耗时、溶剂及酸碱环境等），认识催化剂的催化特性及在工业生产中的重要性，提出近年来催化剂成为热点研究对象，学生体会化学前沿问题并感受化学研究的重大意义，产生学习化学的动力及可能的目标。

针对训练

. 三废的处理

2、用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理含镍酸性废水并获得金属镍的模拟装置如图。

镍棒与外接电源____极相连。A极区电极反应式是___________________。

C极区电极反应式是___________________。

电解一段时间后，B中NaCl溶液的浓度_________填(“增大”、“减少”）；若将图中阳离子膜去掉，将A、B两室合并，则A极区电极产物是________。这种处理污水的方法的优点是_______________________。

总结三废的处理方法

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一、工业生产中废气的处理方法：

1、有机废气采用活性炭纤维有机废气净化器、催化燃烧、光催化氧化等；

2、酸碱废气采用酸碱中和方法，酸碱废气净化塔；

3、硅烷废气一般采用不锈钢硅烷燃烧塔处理；

4、恶臭废气处理一般采用生物除臭以及光催化氧化或者活性炭吸附等

二、工业生产中废液的处理方法：

（1）物理处理法，常用的有重力分离法、离心分离法、过滤法等。

（2）化学处理法，常用的有化学沉淀法、混凝法、中和法、氧化还原（包括电解）法等。

（3）物理化学法，主要有吸附法、离子交换法、膜分离法、萃取法等。

（4）生物处理法，通过微生物的代谢作用，使废水中呈溶液、胶体以及微细悬浮状态的有机性污染物质转化为稳定、无害的物质。

三、工业生产中废渣的处理方法：

1、一般固体废弃物可制砖和制水泥件；

2、危险的工业废渣有焚化法、化学处理法、生物处理法等

3、还可以对废渣进行再利用，比如高炉炉渣、铬渣可以当做玻璃工业中的着色

剂甚至原材料，石灰废渣可用作路基材填，煤化工产的废渣可做沥青铺设道路等。

设计意图：三废的处理是工业生产过程中必须面对的问题，学生在解决老师提供的典型废水问题中认识废水处理的常用方法（电解法），然后教师与学生一起分析认识并总结三废的处理方法，这个过程中还介绍了一些比较新且学生很陌生的方法如光催化氧化法、膜分离法和生物处理法等，不要求学生将这些方法一一背诵下来，意在帮助学生了解更多的三废处理方法，提高学生的化学学科核心素养，而不局限于高考所考察的内容。学生在这个过程中认识到“垃圾是放错位置的资源”，树立爱护坏境的社会责任感。

练习巩固

1、醋酸镍[（CH3COO）2Ni]是一种重要的化工原料。一种以含镍废料（含NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2）为原料，制取醋酸镍的工艺流程图如下：

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化工生产中的一些问题

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相关离子生成氢氧化物的pH和相关物质的溶解性如下

（1）调节pH步骤中，溶液pH的调节范围是____________。

（2）滤渣1和滤渣3主要成分的化学式分别是

________、_____________。

（3）写出氧化步骤中加入H2O2发生反应的离子方程_______________。

（4）酸浸过程中，lmol NiS失去6NA个电子，同时生成两种无色有毒气体。写出该反应的化学方程式_______________________________,这个过程中产生的有害气体如何处理_______________________

（5）保持其他条件不变，在不同温度下对含镍废料进行酸浸，镍浸出率随时间变化如下图。酸浸的最佳温度与时间分别为________℃、_______min。

【设计意图】检验学生的学习效果即本节课教学目标的达成度。

【板书设计】

化工生产中的基本问题

1、依据化学原理确定生产过程

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化工生产中的一些问题

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2019年7月12日

2、正确选择生产中所需要的原料：原料种类、原料的加入比例等

3、正确控制反应的条件：耗能、耗时、催化剂、溶剂、酸碱环境等

4、生产中三废处理方法

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