《高中化学第三册-第五单元--硫酸工业---第一节接触法制硫酸》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学第三册-第五单元--硫酸工业---第一节接触法制硫酸（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、学习必备欢迎下载其次课时引言 上节课我们学习了工业制硫酸的反应原理并简洁明白了其生产流程；同时仍熟悉了其中的一个生产设备沸腾炉；本节课我们就在此基础上来进一步熟悉工业生产硫酸的生产设备及工艺流程；板书第一节接触法制硫酸其次课时 三、生产设备及工艺流程师上节所学沸腾炉中的工艺我们可简洁表示如下：板书过渡 从沸腾炉出来的炉气经净化、干燥后便进入硫酸生产的其次阶段，即氧化阶段；下面，我们就来分析一下SO2 转化为 SO3 的反应条件；讲解 依据化学反应原理，二氧化硫的氧化是在催化剂存在条件下进行的，目前工业生产上采纳的是钒催化剂；二氧化硫同氧气在钒催化剂表面上与其接触时发生反应，所以，工业上将这种生
2、产硫酸的方法叫做接触法制硫酸；二氧化硫发生催化氧化的热化学方程式为：提问 SO2 的接触氧化在什么条件下反应可提高SO2 的转化率？师请大家依据所学学问进行回答生 SO2 的氧化为一可逆反应；依据勒夏特列原理，加压、降温有利于SO2 转化率的提高；老师评判回答得很好！问 对于工业生产来讲，假如原料转化率很高，但反应速率却很慢，这样的生产有无意义呢？同学摇头没有！师 从我们刚才的分析结论可知，SO2 的氧化在低温下进行可有利于SO2 转化率的提高，但这对反应的速率将有何影响呢？生使化学反应速率减慢！想一想应当怎样解决上述冲突？老师提示：可联想工业制NH 3 的有关学问生豁然开朗 找一个折中的方法
3、，即既要使 SO2 的转化率不太低，又要使反应的速率不太慢；师很好，下面是一组试验数据，请大家分析；投影同温度下SO2 的平稳转化率原料气成分体积分数 ： SO2 7%， O2 11%， N2 82%；压强： 0.1 MPa 学习必备欢迎下载问你们认为温度掌握在什么范畴比较合适呢？说出理由；同学各抒己见小结由大家刚才的发言并结合实际情形，可知温度在400 500的范畴内比较合适，这是由于：二氧化硫的转化率在此温度下已比较抱负，且满意催化剂的活性温度为 430 600 ，同时化学反应的速率又不会太慢；综合考虑以上因素，我们在实际生产中选定 400 500作为操作温度；板书反应条件：温度400 5
4、00师 下面是压强对SO2 平稳转化率的影响；请大家分组争论，综合多种因素挑选SO2接触氧化的合适压强；投影压强对 SO2 平稳转化率的影响原料气成分同上表同学分组争论，并宣布争论结果小结通过刚才的争论并结合以上数据可以看出，常压下 400 500时，二氧化硫的转化率已经很高； 加压虽然可以提高平稳转化率， 但加压需要增加动力， 经济上并不合算，一般工厂都采纳常压法生产；板书压强：常压讲解 硫酸工业生产的正确工艺条件选定后，接下来要考虑的是反应器；反应器是进行化学反应的场所，反应器的结构， 操作方式都要尽可能地使反应能在工艺条件所规定的参数下进行；二氧化硫氧化反应器现在多采纳的是接触室；我们来
5、看一下接触室的结构；板书接触室展现接触法制硫酸接触室模型结合教具讲解接触室采纳了上下两层催化剂，中部安装热交换器的结构；板书结构：上下两层催化剂中部安装热交换器过渡我们第一来熟悉一下热交换器；投影一种热交换器示意图及介绍热交换器是化学工业里广泛应用的热交换设备，它有多种形式；在多数热交换器内部，装有很多平行的管道或蛇管，以扩大传热面，提高热交换成效；一种流体在管道内流淌，另 一种流体在管道外流淌；两种流体通过管壁进行热交换，热的流体得到冷却，冷的流体得到加热；右图是一种常见的热交换器；学习必备欢迎下载一种热交换器示意图过渡二氧化硫在接触室里是如何氧化成三氧化硫的呢？讲解经过净化、干燥的炉气，通
6、过接触室中部的热交换器被预热到 400 500 , 通过上层催化剂被第一次氧化， 由于二氧化硫的催化氧化是放热反应， 随着反应的进行， 反应环境的温度会不断上升， 这不利于三氧化硫的生成； 接触室中部安装的热交换器正是把反应生成的热传递给接触室里需要预热的炉气，同时降低反应后生成气体的温度，使之通过下层催化剂被其次次氧化；这是提高可逆反应转化率的一种特别有效的方法；过渡二氧化硫在接触室里经过催化氧化后得到的气体含三氧化硫一般不超过10%， 其余为 N2、O2 及少量二氧化硫气体；这时进入硫酸生产的第三阶段，即成酸阶段；其反应的热化学方程式为：板书 SO3g H2Ol=H 2SO4l; H =
7、130.3 kJ/mol过渡从反应原理上看，硫酸是由三氧化硫跟水化合制得的；事实上，工业上却是用98.3 %的浓 H2SO4 来吸取 SO3 的，为什么要这样操作呢？请大家参阅课本；同学阅读课本讲解 从理论上讲， 三氧化硫转化为硫酸有二种途径：一种是三氧化硫被硫酸水溶液吸取，与水溶液中的水发生反应生成硫酸；SO3g H2OlH2SO4l, H0,这是一个可逆放热反应；在常温下， 这一反应转化率极高，可以认为是不行逆的；打算这一反应转化率的实际上是混合气体中三氧化硫被硫酸水溶液吸取的吸取率；混合气中三氧化硫是气态，分子运动速率极快，有足够的吸取机会，使吸取率达到99.9%；另一途径是硫酸与水蒸
8、气发生反应生成包含杂质气体的酸雾；由于三氧化硫与水的化合是放热反应，在生产条件下，反应器中有大量水蒸气；而三氧化硫气体一旦形成酸雾，它很少有机会被液体捕获，而是随不溶性气体一起排到大气；依据生产目的， 在工艺上促进第一种吸取途径，抑制其次种吸取途径；因此，实际生产中，用98.3%的浓硫酸作为吸取剂吸取三氧化硫；板书 1.用 98.3%的浓 H2SO4 作吸取剂；过渡工业上为实现这一生产过程，采纳的反应器是“吸取塔”；板书 3.吸取塔过渡我们来看一下吸取塔示意图投影学习必备欢迎下载讲解为增大SO3 跟 98.3%的浓硫酸的接触面积，强化吸取过程，在吸取塔中，安装大量耐酸瓷环，并采纳了逆流的吸取方
9、式，三氧化硫从塔底通入，98.3% 的浓硫酸从塔顶喷下，硫酸吸取三氧化硫后，浓度增至98.8% ，温度上升20 30；然后从塔底排出，经冷却，稀释，即得成品；争论 1.从吸取塔里排出的尾气有哪些成分，能直接排放到空气中吗？2.尾气应如何处理？同学回答，老师总结从吸取塔排出的气体主要有 N 2、O2，少量二氧化硫，如直接排放到空气中， 会造成严峻的污染， 同时也会造成原料的铺张； 因此应将上述气体再次通入接触室进行二次氧化，然后进一步吸取；也可用 NH 3 吸取 SO2 以生产亚硫酸铵，或用碱吸取后，再通过加酸生产高浓度二氧化硫和硫酸铵；板书 2.尾气回收利用；小结 本节我们学习了接触法制硫酸的
10、生产设备及工艺流程，请同学来描述一下从原料到成品硫酸的生产过程；投影同学回答老师结合投影纠错、补充总结 从硫酸的工业生产来看，化学反应原理是化工生产的基础，生产过程是为实现化学反应服务的， 而生产设备是为实现生产过程服务的；这个规律关系是我们学习化工学问 的基本思路；在本节里，我们争论了如何优化工艺条件，达到生产正确状态，但这仅仅是复杂的工业生产中很少的一部分，要想进一步明白复杂的生产工艺，就需要我们现在刻苦学习，争取深造的机会；学习必备欢迎下载板书设计四、生产设备及工艺流程第一节接触法制硫酸其次课时 教学说明本节是学习化工生产学问的最终一部分，通过本节的学习，要使同学初步把握学习化工 学问的
11、基本思路，即化学反应原理是化工生产的基础，生产过程为实现化学反应服务，而设备为实现生产过程服务；同时本节课又是理论联系实际的典范；为此， 本节课设计突出了以下几点：1.多启示，提出启示性问题，激发同学积极摸索，培育其思维才能；2.多争论，促进同学之间的沟通与合作，充分发挥同学的主观能动性，使同学学习积极主动；3.多分析，用学过学问分析实际问题，使同学感到有深度、好玩味，同时复习巩固已学过的学问；综合才能训练题1.在硫酸的工业制法中，以下生产操作与说明生产操作的主要缘由二者都是正确选项A. 硫铁矿燃烧前需要粉碎，由于大块的硫铁矿不能燃烧B. 从沸腾炉出来的炉气需净化，由于炉气中SO2 会与杂质反
12、应C.SO2 氧化为 SO3 时需使用催化剂，这样可以提高SO2 的转化率D.SO 3 用 98.3% 的浓 H 2SO4 吸取，目的是防止形成酸雾，以便使SO3 吸取完全 解析：选项A 中操作正确，但说明不对，将矿石粉碎是使矿石与空气的接触面积增大，可以燃烧得更充分、更快； B 项的说明不对，净化的目的是防止炉气中的杂质和矿尘使催化剂中毒、失效；选项C 的说明是错误的；催化剂的作用是缩短反应完成的时间；选项D 正确；答案： D2.固体 A 、B 都由两种相同的元素组成，在A 、B 中两元素的原子个数比分别为1 1和 1 2，将 A 、B 在高温时煅烧，产物都是Cs和 Dg ；由 D 最终可制
13、得E， E 是非金属元素显 6 价的含氧酸，该非金属元素形成的单质通常是一种淡黄色晶体，E 的稀溶液和A 反应时生成Gg 和 Faq,G 通入 D 的水溶液，有淡黄色沉淀生成；在F 中滴入溴水后，加 入 KOH 溶液有红褐色沉淀生成，加热时又能转变为G；依据上述事实回答：学习必备欢迎下载1A 的化学式是 ， B 的化学式是 ；2写出以下反应的化学方程式：； B 煅烧生成C 和 D G 通入 D 溶液中向 F 中滴入溴水解析：解答这道题的关键在于推出组成固体A 和 B 的两种元素；第一步： 依据 E 是非金属元素显6 价含氧酸且该非金属元素形成的单质，通常是一种淡黄色固体，所以E 是 H2SO4 ；其次步： A 或 B煅烧C D， D 最终制得E， E AG F,GD淡黄色沉淀；该淡黄色沉淀必为S，进一步验证E 为 H2SO4， A 和 B 中均含 S 元素；第三步： FBr 2KOH红褐色沉淀C,该红褐色沉淀必为FeOH 3，因此 C为 Fe2 的溶液， A 和 B 中均含 Fe 元素；2O3,F 为含 Fe答案： A 为 FeS,B 为
