化工硫酸工业教学设计.docx

《化工硫酸工业教学设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工硫酸工业教学设计.docx（6页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、化工硫酸工业教学设计1教学设计1.1 教材内容分析及教学设计构思硫酸是人类最早制得的化工产品之一，早在IOOO多年前,就有过史料记载。硫酸工业作为化工产业的根底，其开展已有200多年的历史。硫酸是化学工业许多产品的原料（大致有上千种化工新产品需要硫酸为原料），大量用于化肥、农药、医药、化学纤维等的生产，在冶金工业、石油工业、国防工业、轻工业等被广泛应用，被称为“化学工业之母。硫酸在化工中的重要性决定了它与一个国家的化工开展密切相关,硫酸的制备方法的开展和演变过程、原理与生产方法的改变是人类知识进步和智慧的结晶。在硫酸制备方法的学习过程中，融入相关化工开展史的了解，一方面可加深学生对硫酸应用的理

2、解，另一方面可以使他们在学习有关原理与设备的改良过程中，提高分析、比照和思辨能力，了解工业开展的过程，感悟人类知识和技术进步的魅力。硫酸制法是中学阶段为数不多的作为重点化工知识学习的内容,其历史生产方法的3个阶段1：热分解法、硝化法、接触法,特征显着，条理清晰，易于在教学中整合,其中包含了大量的技术原理及技术思想。基于硫酸工业在教材和工业生产中的特殊地位，为了表达其重要性和所蕴含的化学科学的人文内涵，落实普通高中化学课程标准：“通过化学开展史的线索，使学生认识化学概念和化学原理是不断开展和深化的2的建议,合理地将硫酸制备的化工开展史融入教学之中，可以更深入地使学生了解科学知识、科学方法，培养技

3、术素养和创造精神,并有效表达情感态度与价值观的教育。1.2 教学目标知识与技能（1）了解并比照历史上硫酸的制备方法；（2）学习现代硫酸工业的反响原理，了解工业生产装置的工作原理。过程与方法通过分析、比照、讨论，思考历史上关于硫酸工业原理的优点与缺点，培养学生的概括能力和分析能力，加深对硫酸制备原理与装置的认识和理解，在反思和比拟中体会科技创新的过程与方法。情感态度与价值观（1）通过了解硫酸工业开展的历史,感受科技进步开展的过程；（2）了解我国硫酸工业开展历史和现状，增强为科技进步和祖国强盛而学习的动力。13教学过程引入硫酸是最重要的根底化工原料,被誉为“化学工业之母，我国自2019年硫酸产量超

4、过美国，跃居世界第一，至2019年已连续7年位居世界第一。从表1和表2可看出硫酸应用范围之广、产量之大。过渡作为最重要的根底化工原料之一,硫酸的制备应用经历了很漫长的历史。生产硫酸最古老的方法是用胆矶或绿矶为原料，在蒸馆釜中燃烧。反响的化学方程式为：一、历史上硫酸的工业制取方法：1加热分解法CuS04?5H20高温Cu0+S03t+5H20t2FeS04?7H20高温Fe203S02t+S03t+14H20t。其中三氧化硫与水蒸气同时冷凝便得到硫酸。欧洲在中世纪曾称硫酸为绿矶油。设疑以上2种制硫酸的方法有明显的缺点，请同学们思考。生答固体加热高温能耗大;原料来源少,价格昂贵；副产物多，产量小，

5、不易利用；难以大规模生产等。过渡硫黄是一种使用较多的化学药品，人们逐渐发现用硫黄与硝石（主要成分是KNO3）混合加热也能产生硫酸（硫黄燃烧可产生S02,硝石加热可产生NO2）。具体反响原理可简略表示如下：2.氮氧化物氧化法硝化法$02+丽2+120斗2$04+曲2地+02=2而2投影并讲述1736年，英国人瓦德最早将这一原理应用于大规模生产硫酸,他通过特殊方法制得了大容积（30O1左右）的球形玻璃容器，用大铁盘装上硫黄与硝石在预先参加水的玻璃容器中点燃。瓦德的工厂有近百个大玻璃容器,大规模的生产使当时的硫酸价格下降到了原先的1/16。问题这种方法虽然使硫酸的产量提高，本钱下降了很多，但也还存在

6、不少缺陷，请同学们思考。生答玻璃仪器易碎，容积不大，铁盘易腐蚀，产量还不能很高等。投影并讲述很快地，瓦德的生产方法被一位名叫加贝特的技术员改良了。他选择了不易被硫酸腐蚀的铅制成铅室,铅室的体积可以到达近IOm3,不断地放入硫黄与硝石，每4个星期取出1次酸,使硫酸的产量得到了进一步的提高。到后来最大的铅室一直做到了近20Om3。设疑工业的开展对硫酸的需求量越来越高，大规模化的工业生产要求生产过程必须是连续的。不管是瓦德的玻璃容器还是加贝特的铅室，制备原理都是相同的，它们的生产过程有一个极大的弱点。请同学们讨论后答复。（学生讨论）生答间断性生产，不能连续（因每4个星期要翻开铅室取酸）。提出问题那么

7、，如何解决不能连续生产的问题？（启发并让学生讨论）生答向铅室中喷水,另置燃烧硫黄与硝石的炉子将产生的气体通入铅室等。过渡讲解以上在技术设备上对硫酸制备的改良,取得了很好的经济与生产的效益,但在原理上还是相同的，都是氮氧化物氧化法的具体应用。因为游离态硫单质硫黄的分布较低，自然界中存在较多的是硫的化合物，为了降低本钱，人们开始使用含硫的矿物产生S02,开始使用氧气氧化氨气替代较昂贵的硝石产生氮的氧化物用于氧化S02转变为S03o提出问题回到上述化学反响，要求学生根据反响原理，思考氮的氧化物在反响中的用途？生答起催化剂作用，实质上并没有消耗。过渡提问因此,在工业上合理循环使用氮的氧化物就显得很重要

8、，可大大降低生产本钱。投影展示盖吕萨克的思路与管道工人格洛弗的设计组合完善了铅室法在技术上的设计（见图1）。一个普通工人完善了一位着名化学家的设计,在硫酸制造业中被传为美谈。铅室法在硫酸工业200多年的生产历史中沿用了100多年。（在教学案上作为问题展示，让学生课后思考铅室法的氮氧化物的循环利用装置的原理。给予必要提示：氮氧化物溶于冷硫酸，受热时会逸出）设问因二氧化硫转化为三氧化硫都是通过氮的氧化物氧化实现的，在生产过程中会存在什么弊端？生答氮的氧化物有毒，会随尾气排出，对空气产生污染。再问前面我们分析了，氮氧化物理论上来看并没消耗,起了催化作用，从绿色化学的角度思考,将S02氧化为S03最好

9、是通过什么氧化？生答用氧气氧化最好,也最直接。讲述现代工业的硫酸制法正是变革了沿用多年的氮氧化物氧化法，改用直接用氧气氧化的方法来制得S03o引入接触法制硫酸。二、硫酸的现代工业制法接触法制硫酸1 .二氧化硫的制取和净化（沸腾炉）造气过程S+02点燃S024FeS21102高温2Fe203+8S022 .二氧化硫转化为三氧化硫（接触室）催化氧化过程2S02+02催化剂微带膨加热2S033 .三氧化硫的吸收和硫酸的生成（吸收塔）吸收成酸过程S03H20H2S04动画演示接触法制硫酸的工业流程，介绍热交换器的工作原理。思考阅读课本，思考硫酸制取过程中以下一些生产工艺中所包含的原理。（1）硫铁矿石在

10、进入沸腾炉前为何要粉碎？（2）S02气体在进入接触室前为何要除尘、洗涤并枯燥？（3）接触室中的热交换器的作用及工作原理是什么？（投影动画分析）（4）为何要用98.3%的浓硫酸吸收S03而不用水？总结学生在阅读讨论后，进行归纳总结。比拟分析将硫酸的几个不同阶段的制法进行比拟分析。（投影）资料我国硫酸工业的开展情况，结合前面表Io（1）我国硫酸工业开展状况（投影展示：已取得的成绩，缺点:产能过剩、硫资源对外依存度过高、产业集中度偏低、资源利用率待提高等）（2）对我国硫酸工业开展作出突出奉献的孙师白（下发阅读材料）未来开展硫酸工业未来的开展趋势（投影展示。摘自中国硫酸工业协会专论：我国硫酸工业现状及

11、“十二五开展规划思路4）（1）充分开发利用工业烟气、工业用煤中的硫的回收，弥补我国硫黄主要依赖进口的现状；（2）研制开发新技术、新工艺、新材料和新装备,提高硫酸行业整体技术和装备水平,制造高性能锐催化剂；（3）提高硫酸行业整体废热回收利用水平等。作业与任务（1）试分析:S02溶于水生成亚硫酸后，可直接氧化为硫酸，能否用这一方法生产硫酸？（S02在常温下的溶解度约为1：40）（2）硫酸生产厂产生的尾气中会含有一定量的S02气体，查找资料并思考，如何吸收并处理尾气。（3）研究性学习课题:如何从冶炼烟气中制得硫酸？2教学反思2.1融入化工开展史的课堂教学效果培养开展眼光，提升思维品质融入化工开展史的

12、课堂教学将历史上的化工原理深入辨析,论弊明利，说“长道”短，并非是历史材料简单地堆积和简单地介绍，也不是简单地“故事性叙说，而是学生在思考、讨论与分析中不断地将旧的原理与技术予以否认,在探究、分析与推理中引出新的方法和新的工艺，在这样的化学史的穿越之中特别有助于学生形成开展的观点和思想，在分析比照、归纳提炼中提升了学生质疑、反思、概括、综合等多种思维品质。（2）培养创新精神,增强社会责任感融入化工开展史的课堂教学将一些重要的技术原理的变革，通过问题的设置引导学生思考解决,是一个在思想上进行变革、创新的过程。我国化学工业中技术原理应用与改革的一些典型案例与个人，强化了学生对创新、创造价值的认识。

13、通过化工开展史，认识化学科学与技术进步和社会开展的关系，对培养学生的社会责任感和创新精神具有良好的效果。(3)培养技术意识,提高技术素养重理论、轻技术是多年来理科教学存在的一个弊端。目前培养学生的技术素养,渗透技术教育已成为共识,技术课程已成为学生的重要学习领域。渗透化工开展史的课堂教学是培养学生技术素养的一个良好途径。化学原理在化工生产中的运用总是与一定的技术与工艺相联系，如循环利用、逆流原理、热交换器的使用等；原理的变革、产品质量和效益的提升也总是与一定的工艺创新、技术创新密切相关。这能使学生切实感受到技术在实际生产中的应用，体会到技术的独特魅力，以培养学生的技术意识,形成一定的技术素养。

14、2.2融入化工开展史的课堂教学的适用性和教学中应注意的问题适用性高中化学教材中有关化工原理与技术应用的内容除硫酸工业外，还有其他不少内容也具有相同的教学要求。如氯碱工业5、纯碱工业、合成氨工业等，这些化工知识内容的学习，也都可以沿用本案例硫酸工业中的教学设计流程，到达相同的教学效果。总结本节课的设计思想，得出基于“化工开展史的课堂教学根本授课流程如图2o(2)应注意的问题融入“根底化工开展史的课堂教学中要注意设置适宜的问题情境,引导学生探究思考历史上曾经沿用的技术方法的合理性与局限性，而不能以简单的故事式的描述来学习，否那么就违背了这种教学形式的设计初衷。另外,这种课堂教学的安排，每节课涉及内容较多，课堂涉及的问题和阅读量都较大。必须认真分配好一节课的时间，对一些数据、图片或文字材料尽量整合为连贯的课件，以便提高课堂效率，节省时间。涉及文字量较大的内容可事先以讲义的形式提前印制好,让学生预习或课前、课后阅读交流，也可以适当留白,让思维的锤炼引向课后，如本设计中的“铅室法的改良之妙留作课后思考就是一种妥善的安排。