依据化学反应原理确定生成过程教案及板书设计

第一节

、化工生产过程中的基本问题 一

、教学目标

1、了解工业上用接触法制硫酸的主要原料、主要生产阶段和生产工艺。

2、了解建设化工厂需要综合考虑的基本问题和需要达到的基本要求。

3、了解“三废”(废气、污水、废渣)处理的主要方法。

二、教学重点

1、工业制硫酸的生产原理

2、平衡移动原理及其对化工生产中条件控制的意义和作用

3、化工生产过程中的基本问题

三、教学难点

1、化工生产过程中的基本问题

2、工业制硫酸的生产原理

四、教学过程

【引言】为缓解学习压力，给同学们推荐一本书，由日本作家原田正纯编写书名叫“水俣病”

【介绍】此病，由化工生产排放的污水所致，人或其它动物食用了含有甲基汞的鱼贝类，侵入脑神经细胞而引起的一种综合性疾病，轻者：口齿不清、视觉丧失，重者：身体弯弓高叫，直至死亡。

【强调】水俣病给人类带来了极大的痛苦！因此，化工生产的安全性十分重要，今天我们以硫酸工业为例，来学习：

【板书】

第一节

化工生产过程中的基本问题

【阐述】硫酸是一种十分重要的化工原料，它的用途十分广泛，主要应用在化肥、农药、医药、炸药、电池……等领域！

【强调】可见，人类对硫酸的需求量十分巨大！

【设问】1 自然界中有没有天然的硫酸呢？

2 工业上如何制取硫酸的呢？

【板书】工业制硫酸

【强调】首先，要依据化学反应原理确定生产过程

【设问】1 从硫酸的组成看，硫酸的主要原料应该怎么选呢

？

【学生】原料应该是自然界中含硫物质，如：硫磺黄铁矿（主要成分为二硫化亚铁）

2 以硫或二硫化亚铁为原料，能直接得到硫酸吗

？

【学生】不能，从化合价分析可知：必须经过中间步骤，先得到三氧化硫再用其与水反应得到硫酸。

3 我们能不能用方程式表示工业制硫酸的反应原理呢

？

【学生】① 4FeS2(S)

+11 O2 (g)

2Fe2O3 (s)+ 8SO2(g)

或

S（S）＋O2（g）=====SO2（g）

点燃

高温

催化剂

②

2SO2(g)

+

O2 (g)

2SO3(g) ③

SO3 (g) +

H2O(l)

= H2SO4(l) 加热

【强调】

这三个反应均为放热反应！

【设问】4 按上述反应原理，同学们能否总结出：工业上生产硫酸主要分为哪几个阶段呢

？

【学生】

三个阶段：①造气

②

催化氧化

③

吸收

【激趣】同学们见过硫酸工厂的外观是什么样么

？

【PPT】 让我们一起观看硫酸工厂图片

【设问】工业上是如何生产硫酸的呢

？观看视频

【过渡】刚才我们通过视频了解了工业上生产硫酸的基本过程，但是在实际生产中我们会遇到很多问题，是我们这节课重点要解决的问题！

工业制硫酸流程图如下：

造气→净化、干燥→催化反应室→吸收塔→稀释室→贮存室

【问题（PPT）】1 原料如何选择

？

【学生】因为黄铁矿在生产过程中产生的废弃物太多污染环境，处理成本高所以选择硫磺

空气和水作为生产硫酸的基本原料。

【问题】2 造气出来的气体，为什么要进行净化和干燥呢

？

【学生】①

炉气中所含杂质和矿尘会使催化剂发生中毒，失去催化作用。②

炉气中得水蒸气会对设备产生不良影响，例如生锈。

【设问】3 在二氧化硫催化氧化时，为什么选择在：400-500℃、

常压、催化剂条件

？

【指导阅读】

请同学们打开教材第六页，进行阅读讨论。

【学生】选择温度：合成三氧化硫为放热反应，高温不利于合成。选择400~500℃是因为在此温度范围内，反应速度和SO2的平衡转化率都比较高。但应注意:工业生产中反应温度的选择往往还要考虑该温度下催化剂的活性。

【设问】合成三氧化硫为正反应体积减少的反应，那么增大压强有利于平衡向正反应方向移动，是否压强越大越好呢

？

【学生】应选择压强:常压。原因是增大气压，SO2的平衡转化率提高并不多，但却大大增大了动力和设备的要求，增大了生产成本和能量消耗。所以硫酸厂通常采用常压操作。

【师】注意:工业生产中压强的选择，往往还要考虑成本和能量消耗等问题。

【问题】4 工业上用98％的浓硫酸来吸收三氧化硫，为什么不用水或者稀硫酸呢

？

【学生】水与三氧化硫反应为放热反应，为避免形成酸雾并提高吸收率采用浓硫酸吸收。

【问题】5 生产中的三废如何进行处理呢

？

【学生】

⑴、尾气吸收：

用石灰水或氨水吸收再用硫酸处理，这样得到的SO2含量较高，可返回用作原料或它用。

⑵污水处理

硫酸工业废水中含有硫酸，常用石灰乳中和：

Ca(OH)2 +H2SO4

= CaSO4

+ 2H2O ⑶

废渣的利用

炼铁、制水泥、制砖或提炼有色金属

【问题】6工业生产硫酸时，如何对能量进行充分的利用呢

？

【分析】据测算生产1t硫酸大约消耗100kW·h的电能，生产1t硫酸放出的热量相当200kW·h的电能，请

“讨论

”如何利用这些剩余能量呢

【学生】分组进行讨论(公布正确答案) ⑴设置热交换装置，预热即将参加反应的SO2和O2。

⑵设置蒸汽锅炉进行发电。 ⑶建洗浴中心，创造经济效益……

【问题】7 如何进行硫酸厂址的选择？

【学生】自由讨论

【总结】⑴

因硫酸不便贮存和运输，建在靠近硫酸消费中心的地区，考虑与化肥厂、

电池厂、医药厂等联合办厂可节约其它化工产品成本。

⑵远离水源和河流的上游，以免污水污染水源。

(3)远离居民区盛行风向的上风地带，以免烟尘和有害气体污染城镇的水源和大气。

(4)还要要对原料、

水源、

能源

、土地供应、市场需求、

交通

、环境保护等因素进行综合性和系统性的研究。

【设问】化工生产工艺流程从哪些方面确定

？

【总结】1 确定生产过程 2 选原料 3 选择设备、工艺流程 4 三废处理(环境保护) 5 能源的利用—综合经济利益 6 考虑：厂址、成本、反应条件…

【案例】讨论在以下条件下你认为M城市该不该建硫酸厂？

①

M城市郊区有丰富的黄铁矿资源

水源

能源充足交通便利。②

M城市消耗硫酸的工业不多，而远离它的N城市是一个消耗硫酸很多的城市。③城市是一个美M丽的旅游城市。

答案：不应该在M城市建硫酸厂

【提示】土地价格业贵、污染环境、破坏旅游资源。

【课堂检测】

【作业】步步高练习册活页规范训练（4—5页）