【鼎尖教案】高中化学(大纲版)第三册第五单元硫酸工业第二节关于硫酸工业综合经济效益的讨论(第一.docVIP

第二节 关于硫酸工业综合经济效益的讨论 ●教学目标 1.使学生常识性地了解化学科学实验与化工生产的区别。 2.使学生对于如何提高化工生产的综合经济效益有一个常识性的认识。 3.通过课堂讨论培养学生分析问题和解决问题的能力。 ●教学重点 以硫酸工业为例对化工生产中如何提高经济效益的讨论。 ●教学难点 关于选择硫酸厂厂址的课堂讨论。 ●教学方法 讨论、自学、讲解等。 ●课时安排 共一课时 教具准备 投影仪、胶片 ●教学过程 ［引言］前一节我们学习了硫酸生产的原料、流程和典型设备，并着重讨论了二氧化硫接触氧化反应的最佳工艺条件。确切地说，这仅仅是模拟化工生产。要想真正将化学实验结果应用到实际生产，必须在遵循科学原理的基础上着重考虑综合效益，即要求最大限度地提高劳动生产率、降低成本、保护生态环境，为国民经济部门提供质优价廉的化工产品。这同科学实验是不同的，在科学实验中，为了探索某个重要的原理或实现某个重要反应，有时可以不惜花费大量的时间和资金。下面，我们就以硫酸工业为例讨论在化工生产中的综合经济效益问题。 ［板书］第二节 关于硫酸工业综合经济效益的讨论 ［讲解］根据绿色化学和可持续发展的要求，一个现代化的化工企业，应该朝着无废物排出的“封闭式生产”的方向努力。那么工业生产上如何实现上述要求呢？这是工业生产需要考虑的第一个问题。 ［板书］一、环境保护与综合利用原料 ［讲解］在化工生产中某一生产部门产生的三废，即废气、废液、废渣，往往可能是其他生产部门有用的原料。 ［提问］硫酸工业生产中产生哪些废物？这些废物又如何处理呢？ ［学生回答］ ［教师小结］硫酸生产的第三阶段，即三氧化硫的吸收阶段从吸收塔中排出含少量二氧化硫的废气。黄铁矿矿粉在沸腾炉中燃烧后产生大量废渣。炉气的净化、干燥过程中产生废液。 ［讲解］这些废物若随意排放，不仅会造成严重的环境污染，影响人民身体健康，破坏生态平衡，不符合绿色化学和可持续发展的要求，而且还会造成某些原料的浪费，不利于降低生产成本，也不利于节约资源的要求。因此，在建设硫酸生产车间时，必须同步建设处理“三废”的设施，尽可能地将三废变成有用的副产品，实行综合利用。同时使“三废”的排放符合国家标准。 ［引导］我们首先来看一下硫酸生产中“废气”的处理。 ［投影］硫酸生产中尾气的处理 ［讲解］硫酸生产中尾气的处理有多种方法，具体采用哪种处理方法，取决于副产品的市场需求、成本核算等实际情况。 ［过渡］请同学们完成上述化学方程式。 ［教师巡视］ ［学生口述化学反应，教师板书］ ［板书］1.废气处理 ①氨水吸收，再用硫酸处理 SO2＋2NH3＋H2O===(NH4)2SO3 (NH4)2SO3＋H2SO4===(NH4)2SO4＋SO2↑＋H2O ②用Na2SO3溶液吸收，然后加热吸收液 SO2＋Na2SO3＋H2O===2NaHSO3 2NaHSO3Na2SO3＋SO2↑＋H2O ③用NaOH溶液吸收，再用石灰乳和O2处理 SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O Na2SO3＋Ca(OH)2===CaSO3↓＋2NaOH 2CaSO3＋O2===2CaSO4 ［讲解］沸腾炉中产生的废渣一般可作为制造水泥的辅料或用于制砖。若矿渣中含铁品位高，经处理后作为铁矿炼铁，则可获得更大的经济效益。 ［板书］ ［讲解］生产中产生的含有硫酸的废液，经处理后可作为劣质硫酸出售，也可用石灰乳中和制得副产品石膏。 ［板书］ Ca(OH)2＋H2SO4===CaSO4＋2H2O ［转引］许多化学反应是放热反应，化工生产中若能充分利用反应热，这对降低生产成本具有重要的意义。 ［板书］二、能量的充分利用 ［过渡］硫酸工业生产中如何充分利用能量呢？ ［师］下面是硫酸生产过程中所涉及的三步反应的热化学方程式。 ［投影］ 1.S(s)＋O2(g)===SO2(g);ΔH=－297 kJ/mol FeS2(s)＋O2(g) Fe2O3(s)＋2SO2(g);ΔH=－853 kJ/mol 3.SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(l);ΔH=－130.3 kJ/mol ［师］很明显，上述反应均为典型的放热反应，假如我们能把这些热量充分利用，有什么重要的意义呢？ 请大家看以下投影资料。 ［投影并讲解］硫酸生产过程中要消耗大量的能量。例如，开动机器设备(矿石粉碎机、运输装置、鼓风机、泵等)需要电能，维持接触氧化适宜的温度(400℃～500℃)需要热能。由于硫酸生产过程中三个化学反应都是放热反应，可以充分利用这些反应放出的热能以降低生产成本。例如，在沸腾炉旁设置“废热”锅炉，产生蒸气来发电；在接触室中设热交换装置，利用SO2氧化为SO3时放出的热来预热即将参加反应的SO2和O2，使其达到适宜的反应温度。据测算，生产1 t硫酸约需消耗100 kW·h的