生产中反应条件的控制特级教师教学实录

《化学反应条件的控制——以硫酸工业为例》教学设计

西安中学

苟莉莉

《化学反应条件的控制——以硫酸工业为例》教学设计

陕西省西安中学

苟莉莉

【教材依据】

本节课选自人教版普通高中课程标准实验教科书《化学（选修2）》第一章《走进化学工业》课题1《化工生产过程中的基本问题》。

一．教学设计理念

普通高中化学课程标准（2017年）指出教学中应重视从“知识为本”走向“观念建构”，让学生在真实情境中体验学习过程。本节内容利用科研文献、真实数据、硫酸工业研究中的一手资料等创设真实而有价值的问题情境，层层深化，让学生在真实情境中体验学习过程，促进核心素养形成和发展。

二．教学内容分析

1.学科知识价值。硫酸工业中化学反应条件的控制不仅是基于硫及其化合物的转化知识的应用，也是化学反应速率、化学平衡原理的具体体现，有助于提升学生在真实情境中的知识运用、分析综合能力

2.学科方法价值。硫酸工业中化学反应条件的控制学习，通过分析温度、压强、投料比等外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响，可以帮助学生充分理解化学变化的基本规律，形成化学科学的基本观念。

3.学科思想价值。硫酸工业中温度和压强问题的解决兼顾了催化剂的选择以及安全、经济、环保等因素，对学生科学态度的形成有深远的意义；硫酸工业中原料的选择和原料的变化有助于学生树立可持续发展观念。

三．学情分析

1.知识与经验基础

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在学习本节课之前，学生已经学过了硫及其及其化合物的性质，化学反应速率，化学平衡的相关原理知识，这是重要的影响本节课教学的先前知识，对本节课的学习提供了帮助。

2.认知与能力基础

高二学生逻辑思维能力已趋于成熟，但仍需要进一步加以引导完善；在阅读、分析、筛选信息、合作交流能力等方面都有很大程度的发展。这些认知能力因素是学生学习本节课必备的能力基础。

四．教学目标与重难点

1.教学目标

（1）知识与技能

①知道工业制硫酸的基本原理。

②了解化学反应速率与平衡移动原理对化工生产中条件控制的意义和作用。

③了解经济、安全、环保要素对反应条件控制的影响。

（2）过程与方法

①通过感受生活、数据、资料等不同的情境和素材，关注化学反应多个要素的联系，对化学反应条件控制的认识由孤立认识发展到系统认识。

②通过分组讨论，参与硫酸工业条件选择的学习过程，培养数据分析能力、概括能力；表达交流能力，体会化学在实际生产中的控制方法与作用，深化对化学、技术、社会和环境的相互作用关系的理解。

（3）情感态度与价值观

①通过阅读、筛选、加工信息，多角度动态的分析化学变化，加深对硫酸工业条件选择与控制的认识，促进“变化观念与平衡思想”素养的发展。

②通过利用不同资源制硫酸的比较与方法选择，对硫酸工业相关问题进行价值判断，在认识化学科学的发展对自然资源的利用的过程中，促进“科学态度与社会责任”素养的发展。

2.教学重点与难点

（1）教学重点：工业制硫酸的基本原理；化学反应速率与平衡移动原理对化工生产中条件控制的意义和作用；经济、安全、环保要素对反应条件控制的影响。

（2）教学难点：综合速率、平衡、经济、安全、环保等因素理解化学反应中条件控制。

五、教学方法与思路

1.教法与学法：

①教法：情境教学法、问题教学法

②学法：信息分析学习法、小组讨论法

2.教学思路：

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六、教学过程

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教学

环节

课堂引入

教学设计

教师活动

学生活动

设计意图

了解硫酸生产在化学工业中的地位

【图文信息1】20世纪末化学品产量排名，介绍，讲解

观察，思考

硫酸位于第一位

【图文信息2】硫酸的用途

50%以上用于制化肥，还用于药物、蓄电池等；1874年，李鸿章在天津建立“淋硝厂”生产硫酸用于制备无烟火药

【提问】自然界中的含硫物质有什么？

我们如何获得硫酸？

提问

引导

提问

思考

总结、回答

思考，书写

回忆硫元素及其化合物知识书写原理

思考、聆听

探讨工业制硫酸的原理

【学生活动1】

①如果以硫磺为原料制硫酸, 你能写出对应化学方程式吗？

②焙烧硫铁矿制备二氧化硫时同时有氧化铁生成，你能写出该反应的化学方程式吗？

【介绍】

工业制硫酸的设备及基本环节

讲解

【图文信息1】沸腾炉的变化

【提问】粉碎硫铁矿的目的是什么？

提问

观察，辨析

思考，回答

了解工业【学生活动2】催化氧化是硫酸生产的核心引导，提小组讨论，生产硫酸环节，为了提高效率，减少SO2的污染，可问，归纳学提出观点，

的基本环节

以从哪些化学反应原理角度去分析？

生观点

小组之间

相互评价

交流

学生根据已知理论提出自己的观点

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【交流与讨论】

1.接触室里SO2和O2的比例对SO2转化率有什么影响？你选择的浓度比是什么？

提供数据

提问

2. SO2的催化氧化反应什么压强条件下有利

于SO3的生成？你选择的压强是什么？（一

个大气压=0.1MPa）

引导

给出实际数据

根据数据进行选择

小组交流，互评

思考

反思

让学生在真实的工业生产数据与文献资料中进行选择，再根据实际的条件选择产生认知冲突，考虑实际工业生产中条件控制的参考因素。

关注化学反应多个要素的联系，对化学反应条件控制的认识由孤立认识发展到系统认识。

通过小组汇报交流，实现学生互评，增强学生的求知欲

再给出实际因素：

【实际问题】加压对设备与安全要求高，同时会增加成本和能耗。

3. SO2的催化氧化反应什么温度条件下有利于SO3的生成？你能解释原因吗？你选择的温度是什么？

【实际问题】实际生产中我们应该怎么选择SO2的催化氧化温度？

展示文献中有关催化剂的描述。

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【总结】化工生产中的条件控制

归纳，总结

分析思考

思考经济、安全、环保要素对反应条件控制的影响

生产中还可以进行什么技术改进

【图文信息2】技术改进——接触室中的能

量利用

低温SO2与空气的混合气体进入接触室点拨、提问

时，在热交换器的外管中流动，从塔顶进入第一个催化剂层，然后进入热交换器内管，最终生成的SO3通过内管从塔底流出接触室。通过这样的热交换把反应时生成的热传递给进入接触时需要预热的气体。

阅读分析思考

思考，回答

任何化工生产都涉及传质、传热、传动和反应器。介绍传热（能量的传导），从节能角度感受实际生产中的能量利用

利用冷凝管强化逆流原理中的热量的传导。

【提问】这种原理和我们熟悉的哪种化学仪器相似？

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如何选择制酸方法？硫铁矿还是硫磺制酸

【学生活动3】角色扮演，评价与选择工业

制硫酸的方法

提问

【关注现在】我国硫资源结构

【展望未来】2005——2015十年间我国硫资介绍

源结构变化

讨论，交流

互相评价

思考

利用不同资源制硫酸的比较与方法选择，

对化学问题进行价值判断，初步形成可持续发展思想与绿色化学观念

课后发展性作业

【发展性课后作业】

任务1：以小组为单位在物质类别——化合

价二维图中绘制硫酸工业中硫的转化途径，提问

并归纳条件控制的要点与方法。

任务2：查阅资料，寻找吸收塔中的技术问题。

①吸收塔中不用水而是用98.3%的浓硫酸的原因是什么？

②吸收塔内填充有许多瓷管，SO3从塔底部通入，用于吸收SO3的98.3%的浓硫酸从塔顶喷淋下来。这样的流向设计（逆流）有什么好处？

课后研究

利用学科思维对学习进行归纳整理

查阅资料，提升自主学习的能力

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七．板书设计

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