“设计”一座硫酸厂 教学设计说明

课题1“设计”一座硫酸厂杨彬北京铁二中【教学设计说明】本节课是在学生学习必修化学1第3章第3节“硫的转化”的基础上，引导学生通过实验室制硫酸过渡到工业上生产硫酸，了解工业生产硫酸的基本原理并解决一些需要考虑的实际问题。教材中本节内容共有三个标题，即“选用哪种原料、厂址选在哪里、如何利用废气和废渣”,教学课时安排是两课时，在课时分配上考虑第一个标题中内容较多且涉及主要反应原理以及主要设备，所以安排其为第一课时的教学任务，并且主要以教师讲授引导为主，然后将第二、三个标题的内容布置为作业，请同学们预习相关内容并查找相关资料，分好角色。第二课时的课堂主角是学生自己，请同学们角色扮演新建项目负责人、环保局副局长、原料科科长及科员、规划科科长及科员、技术科科长及科员、市场调查科科长及科员、甲乙两地主管代表、甲乙两地居民等角色，结合甲乙两地的具体情况为拟建一座硫酸厂召开交流研讨会，教师作为厂外专家出席。会上将用到第一课时关于原料选择的一些知识，并解决“厂址选在哪里、如何利用废气和废渣”等主要问题。【教学目标】1.使学生掌握工业上硫酸生产的原料、主要设备、流程以及各阶段的主要反应原理，了解硫酸生产中不同原料与生产过程的关系，初步学会在建厂时结合实际情况选择适宜的原料。2.使学生了解化工厂设计中在厂址选择时需要考虑的诸多因素以及硫酸厂厂址选择的一般性和特殊性。3.使学生了解硫酸工业生产过程中废气废渣的处理及利用情况，让学生体会实际工业生产中需要考虑环境保护及其它综合经济效益等问题。4.通过“设计一座硫酸厂”的基本过程使学生初步了解化工生产与化学科学实验的不同，了解化工生产遵循的一般原则，并通过课堂讨论，培养和发展学生综合应用知识分析和解决实际问题的能力。【重点和难点】接触法制硫酸的有关的化工生产原理及设计硫酸厂时需要考虑的综合经济效益问题。【课时安排】2课时【教学方法】启发、诱导、设问、讨论、讲述、多媒体、角色扮演【教学用具】投影仪、幻灯片【教学过程】教学环节教师活动学生活动教学意图引出课题，明确学习任务了解实验室接触法制硫酸的情况【引入】『投影片1』资料：我国２００５年缺口８９万吨，建设大规模、低能耗的硫酸生产厂，前景极为可观。【过渡】工业生产源于工业设计，而设计又源于实验室研究，下面请同学们看一段录像——实验室制硫酸。『投影片2』装置图【活动准备，提出问题】『投影片3』思考并讨论1.实验制硫酸发生的主要反应有哪些？2.此实验装置大致分为哪几部分？3.制SO2还可以选择什么药品？4.你认为在实验室中设计一个制取硫酸的实验方案，需要考虑哪些问题？5.化工厂设计与实验室实验有什么不同？设计硫酸厂应从哪些方面入手？【适时讲解及引导】在学生回答第1个问题时，引出接触法制硫酸的概念：SO2转化为SO3是在催化剂表面上接触时发生反应的，因此，称为接触法制硫酸。工业上也广泛采用此法，首先要制二氧化硫。对硫酸缺口问题充满兴趣，跃跃欲试。思考并讨论1.制备硫酸的实验原理：Na2SO3→SO2→SO3→H2SO42.装置大概分为五个部分：制二氧化硫气；净化；二氧化硫催化氧化；吸收三氧化硫；尾气吸收。3.硫单质及某些含低价硫元素的化合物被氧气氧化。4.考虑实验原理及药品，还要考虑实验仪器及连接顺序。5.化工厂设计要选择好原料路线和技术路线，还要考虑资源环境综合利用以及经济效益等问题。设计硫酸厂要依据资源选择合理选择原料，根据原理设计流程，购买设备，选好厂址，讨论综合利用以及经济效益等问题。激发学生学习兴趣，创设课堂探讨的情景。为学生进一步研究工业制硫酸打下基础使学生掌握接触法制硫酸的主要化学反应，了解首先要有二氧化硫。工业设计和实验室实验是有差距的。原料的选择——硫铁矿制硫酸教学环节【过渡】下面我们就从选择原料入手，阅读下面资料。『投影片4』资料：我国主要硫资源及应用【过渡】下面我们就首先来了解一下以硫铁矿为原料制硫酸的主要反应和简单流程。『投影片5』以硫铁矿为原料制造硫酸硫铁矿图片及主要成分化学式分析硫元素化合价教师活动思考自然界中硫元素的存在形态。可以选择游离态的硫和硫矿石中的硫。学生由资料中数据可以了解到我国最主要的硫资源是硫铁矿，硫铁矿在我国硫酸生产中仍将占有较重要的地位。了解到主要成分为二硫化亚铁，其中硫化合价为－1价，应学生活动设计一座硫酸厂需要考虑很多实际问题，从选择原料入手，需要结合实际情况。教学意图教学环节『投影片6』硫酸生产图示给出主要步骤的设备名称，引导学生将其与实验室装置的各构成部分加以联系。『投影片7』用硫铁矿制造硫酸简单流程图介绍以硫铁矿制硫酸分为三个主要阶段。【过渡】下面分别讲授三个主要生产阶段及其原理『投影片8』二氧化硫炉气的制造及反应的热化学方程式【知识支持】热化学方程式的含义，并说明此反应为放热反应。『投影片9』生产实际①硫铁矿焙烧前要进行粉碎，配矿，干燥等预处理；【设问】硫铁矿焙烧前为什么要粉碎？【联系实际】实验室里的净化干燥过程在实际生产中仍然必不可少。『投影片9』生产实际②炉气净化和干燥：净化目的、净化指标、净化方法等介绍『投影片10』二氧化硫的催化氧化及反应的热化学方程式请一名同学描述该热化学方程式的含义。说明此反应为放热反应。『投影片11』生产实际③二氧化硫的催化氧化在常压、温度控制在400℃～500℃【设问】请同学们根据化学平衡的知识和教材中的表格3-1-1、3-1-2的数据分析并讨论二氧化硫催化氧化为什么选定这个条件。『投影片12』不同温度下二教师活动该可以被氧化从而首先得到二氧化硫。学生体会化工生产与实验室设计流程基本一致，但是由实验室装置到实际生产设备却有很大差别。掌握新知识学生体会：实际生产过程中需要更强大的理论支持和技术支持。思考并得到结论：可以增大接触面积，反应充分。学生体会：实际生产过程中需要更强大的理论支持和技术支持。应用新知识观察思考并讨论结论：通过分析和讨论最后明确工业生产硫酸时选择常压，温度控制在400℃～500℃为基础再结合实际来选择适宜学生活动复习巩固化学平衡移动的理论知识，并将其与实际生产相联系；提高搜集、处教学意图氧化硫的平衡转化率折线图『投影片13』400℃『投影片14』生产实际③催化剂间的热交换器『投影片15』三氧化硫的吸收及反应的热化学方程式此反应为放热反应【过渡】实验室制硫酸时吸收瓶中现象？说明吸收效果好不好？『投影片16』生产实际：④工业上用质量分数为98.3%浓硫酸吸收三氧化硫而并非直接用水吸收。『投影片17－18』接触法生产硫酸的实际设计流程图及设备图（复杂）的条件的。学生体会：实际生产过程中需要控制温度，结合反应放热的实际，将热能进行合理交换。回忆：吸收瓶内有大量酸雾，可见吸收效果不好。学生再次体会：实验原理与实际生产过程之间的差距，明确理论联系生产的必要性。理信息的能力，培养口头表达能力。原料的选择——以硫磺为原料制硫酸【过渡】了解其它原料制硫酸的过程，观察表格中数据能够得到哪些结论？『投影片19』资料：我国1988——1992年硫酸生产的原料构成【知识提示】有色冶金烟气如以黄铜矿炼铜产生的烟气中含有二氧化硫。石膏主要成分是硫酸钙，其中硫化合价是＋6价，可以用焦炭为还原剂在高温下还原出二氧化硫气体，再用接触法制硫酸。【指导阅读，提出问题】『投影片20』硫磺制硫酸1.用硫磺制造硫酸经过哪些生产阶段？主要反应有哪些？2.用硫磺制造硫酸与用硫铁矿制造硫酸相比有哪些优势？3.世界上其他国家主要以什么原料制造硫酸？我国主要用什么原料制造硫酸？『投影片21』我国硫铁矿及硫磺进出口情况比较观察思考并得到结论：1.我国主要生产硫酸原料是硫铁矿。2.了解到其它的生产原料，如：硫磺，有色冶金烟气，石膏等。阅读并回答我国硫铁矿出口，而硫磺主要是依赖进口。拓展视野，取硫酸的原料以及世界上制硫酸的要原料并了解我国选用原料的国情。教学环节教师活动学生活动教学意图原料的选择——以石膏等为原料制硫酸【过渡】创设情境，选择原料『投影片22』石膏制硫酸硫酸、磷肥、水泥联合生产示意图『投影片23－24』资料：磷铵副产磷石膏制硫酸联产水泥技术【小结】工业上还可以利用有色金属冶炼烟气来制硫酸。录像之后我们大家将共同进入建厂研讨会现场。【录像】工业制硫酸思考：可以以石膏为原料了解硫酸厂实际生产的情况，对流程设备等加深印象。（简单排桌椅，准备所需投影片）学以致用学生交流研讨：设计一座硫酸厂『投影片25』拟建硫酸厂交流研讨会【过渡】有请项目负责人××上场。教师：扮演厂外专家×教授对原料的选择给出建议；介绍硫酸厂的特点；解释实验室制硫酸是用氢氧化钠吸收尾气，而为何工业上尾气脱硫用氨水吸收的原因；接触法生产硫酸的技术展望。【小结】角色扮演：项目负责人一名（主持会议