生产中原料的选择ppt配套的教学设计方案

课题1一、教学目标

知识与技能：

化工生产过程中的基本问题

1.

以硫酸工业为例，了解化工生产中的一些基本问题。

2.

知道生产硫酸的主要原理、原料、流程和意义。

过程与方法：

1.

了解从理论研究成果到现实生产的过程。

2.

学会将所学的知识应用于实际的方法。

情感态度与价值观：

1、树立合理利用自然资源、节约能源的观点。2、培养既会独立思考，又能与人合作的能力。

二、教学重、难点

教学重点

化工生产过程中的基本问题；工业制硫酸的生产原理；平衡移动原理及其对化工生产中条件控制的意义和作用。

教学难点

化工生产过程中的基本问题；工业制硫酸的生产原理。

三、教学方法

讨论探究

多媒体

四、教学过程

[新课引入]这节课我们学习选修二第一章第一节化工生产过程中的基本问题，本节内容由四个板块构成：依据化学反应原理确定生产过程、生产中原料的选择、生产中反应条件的控制，生产中三废的处理。

一、依据化学反应原理确定生产过程

化学反应原理

化学反应规律

2．确定化工生产反应原理与过程的一般方法

对于某一具体的化工产品，研究生产过程要从产品的化学组成和性质考虑，来确定原料和

。

【过渡】下面我们以硫酸工业为例了解化工生产过程中的基本问题：

1．关于工业制硫酸的反应原理及过程需考虑的因素

(1)分析产品的化学组成，确定生产该产品的主要原料。从H2SO4的组成看，生产原料应该是自然界中含硫的物质，如硫黄、黄铁矿(主要成分FeS2)等。

(2)分析产品与生产原料之间关键元素的性质，确定反应原理和主要生产步骤。H2SO4中S的化合价是＋6价，生产过程中，要先使硫元素转化为SO2，再把SO2转化为SO3，再与H2O反应制得硫酸。

2．工业制硫酸的基本生产原理

以S(或FeS2)为原料制硫酸的反应原理用化学方程式表示为：

(1)S＋O2=====SO2(4FeS2＋11O2=====2Fe2O3＋8SO2) (放热反应)；

(2)2SO2＋O2催化剂△点燃高温2SO3(放热反应)；

(3)SO3＋H2O===H2SO4(放热反应)。

3．工业制硫酸的过程

工业制硫酸主要分为造气、催化氧化和吸收三个阶段。

硫酸生产的工艺流程：

[跟随名师·解疑难]

(1)S或FeS2不能直接被氧化为H2SO4，所以需要经过中间步骤，先得到SO3，再通过SO3与H2O反应得到H2SO4。

(2)工业上用98.3%的硫酸吸收SO3，可以避免用水吸收SO3产生的酸雾腐蚀设备，并且可以提高吸收率。

[剖析典例·探技法]

[例1]

下列对硫酸生产中化学反应原理的分析正确的是(

) A．硫酸生产中涉及的三个化学反应因原料的不同可能全部是氧化还原反应

B．硫酸生产中涉及的三个化学反应都是放热反应

C．硫酸生产中涉及的三个化学反应都需要使用催化剂

D．硫酸生产中涉及的三个化学反应都需要在较高温度下进行

[名师解析]

三个化学反应都是放热反应；三个反应中只有SO2→SO3需使用催化剂；SO3→H2SO4在常温下进行，且是非氧化还原反应。

[答案]

B 二、生产中原料的选择

1、工业生产某种化工产品，选择原料时，要从多方面去考虑，如化学反应原理、厂址选择、原料、能源、工业用水的供应能力、存储、运输、预处理成本及环境保护等。

2、阅读P4思考与交流，解决问题。

三、生产中反应条件的选择

1．化学平衡

(1)概念：如果外界条件不发生变化，可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度将不再发生变化，反应体系处于化学平衡状态。如硫酸工业中将SO2氧化成SO3是一个可逆反应，一定条件下反应可达到平衡状态。

(2)改变反应条件浓度、温度、压强等可破坏原有的化学平衡。

2．平衡移动原理(勒夏特列原理) (1)概念：如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、温度、压强等)，平衡就向能减弱这种改变的方向移动。

(2)催化剂对化学平衡没有(填“有”或“没有”)影响，但能改变到达平衡所需时间。

3．生产中反应条件的选择

在化工生产中要通过反应条件的控制使反应速率和平衡转化率都比较理想，还要同时考虑控制某些反应条件的成本和实际可能性。

4．SO2催化氧化条件的选择

化学反应

化工条件

采用该条件的原因

1．平衡移动的重要结论

(1)增大反应物浓度或减小生成物浓度，化学平衡向正反应方向移动；减小反应物浓度或增大生成物浓度，化学平衡向逆反应方向移动。

(2)升高温度，化学平衡向吸热的反应方向移动；降低温度，化学平衡向放热的反应方向移动。

温度

400～500_℃

反应速率和SO2转化率都比较理想

二氧化硫的催化氧化

压强

常压

SO2的转化率随压强增大的并不多

催化剂

V2O5

催化剂能加快化学反应速率，缩短到达平衡所需的时间

(3)增大压强，化学平衡向气体分子数减小的方向移动；减小压强，化学平衡向气体分子数增大的方向移动。

2．反应2SO2＋O22SO2(g)＋O2(g)催化剂△－2SO3的适宜条件

2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ·mol1

这是一个气体分子总数减小的、放热的可逆反应。

(1)温度

SO2催化氧化是一个放热的可逆反应，根据化学平衡移动理论判断，温度较低对提高SO2的转化率有利。但是，温度较低时催化剂活性不高，反应速率低。在实际生产中，选定400～500 ℃作为操作温度，这时反应速率和SO2的转化率都比较理想。

(2)压强

SO2催化氧化是一个气体分子总数减小的可逆反应，根据化学平衡移动理论判断，增大压强对提高SO2的平衡转化率有利。但是，在常压、400～500 ℃时，SO2的平衡转化率已经很高，因高压条件对设备提出了苛刻的要求，增大压强必须增大投资和能量消耗，故在实际生产中，通常采用常压操作。

(3)适当过量的空气

目的是提高SO2的转化率。

综上所述，催化氧化的适宜条件是常压、较低的温度(400～500 ℃)和催化剂。

四、生产中三废的处理

1．尾气吸收

硫酸生产的尾气中含有少量SO2，可用石灰水吸收，使其生成CaSO3，再用H2SO4处理，从而得到含量较高的SO2，可返回用作原料。

化学方程式为：SO2＋Ca(OH)2===CaSO3＋H2O，

CaSO3＋H2SO4===CaSO4＋H2O＋SO2↑。

2．污水处理

硫酸生产过程中的污水，含有酸性杂质，可用石灰乳进行中和处理。

化学方程式为H2SO4＋Ca(OH)2===CaSO4＋2H2O。

3．废渣的利用

(1)炉渣和矿灰可作为炼铁的原料。

(2)可以用来提炼贵重的有色金属。

(3)废渣还可作为制造水泥的原料或用于制砖。

[剖析典例·探技法]

[例4]

下列废物处理方法中正确的是(

)

A．化学实验中产生的二氧化硫废气可用浓硫酸吸收

B．化学实验中产生的二氧化氮废气可用水吸收

C．用黄铁矿做原料生产硫酸的过程中，产生的废渣可用于提取燃料

D．用黄铁矿做原料生产硫酸的过程中，产生的废气可用于提取漂白剂

[答案]

D 五、知识小结

硫酸工业生产中的四个“三”

六、板书设计