硫酸工业 第一节 接触法制硫酸

“硫酸的工业制法——接触法”教学设计 <?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

【 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（ SO ₂ 、 O ₂ 、 N ₂ ）被预热，而热的气体（ SO ₃ 、 SO ₂ 、 O ₂ 、 N ₂ ）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

FeS ₂ → 2SO ₂ → 2SO ₃ → 2H ₂ SO ₄

120 2 × 98

1t × 90% × (1-1.5%) xt × 98%

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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