新教材苏教版(2019)必修第一册化学专题4 1-2硫酸的工业制备-浓硫酸的性质 教案

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资源描述

1、专题4-1-2硫酸的工业制备-浓硫酸的性质教材分析教材介绍了工业上生产硫酸的基本原理,重点介绍了浓硫酸的特性和应用。通过学习,学生不但学到了硫元素及其化合物的性质和应用等知识,还能认识到化学物质在造福人类、推动人类社会物质文明发展中所起的作用,使学生进一步学习了基本的化学实验技能,认识科学探究的意义,树立科学应用化学物质促进社会可持续发展示的科学发展观;培养学生的科学精神和社会责任。教学目标与核心素养教学目标:1掌握硫酸的工业制备原理及流程;2了解浓硫酸的物理性质;3从微观结构区分浓硫酸和稀硫酸化学性质的不同,认识到量变到质变的变化;掌握浓硫酸的特性。核心素养: 1通过学习工业制硫酸的知识,将

2、工业生产与化学学习联系起来,使学生建立环保意识,体会“化学与生活息息相关”。 2.从微观结构区分浓硫酸和稀硫酸化学性质的不同,认识从量变到质变的变化。 3通过实验的学习,使学生在与他人的合作中体验探究的乐趣,培养人文精神。教学重难点1硫酸工业的基本原理2浓硫酸的特性课前准备:相关实验器材、实验视频、图片等教学过程引入新课:硫酸是当令世界上最重要的化工产品之一,美誉为“化学工业之母”,工业上常用硫酸的年产量来衡量一个国家的化工生产能力。早在1000年以前,我国就用加热胆矾(CuSO45H2O)或绿矾(FeSO47H2O)的方法来制硫酸,如:黄帝九鼎神丹经诀“炼石胆取精华法”。PPT展示:(1)C

3、uSO45H2O CuO+SO3+5H2O SO3 + H2O=H2SO4 (2)2FeSO47H2O Fe2O3+SO2+SO3+14 H2O SO3+H2O=H2SO4引入:随着科技的发展,工艺的改进,目前工业制备硫酸主要采用接触法,原料为硫铁矿或硫黄。板书:一、 硫酸的工业制备板书:1.三设备:沸腾炉、接触室、吸收塔。2.三原料:硫铁矿或硫黄、 空气、98.3%的浓硫酸3.三原理:(1)沸腾炉:4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2 或S + O2 SO2 二氧化硫的制取和净化阶段(2)接触室: 2SO2 + O2 2SO3 二氧化硫转化三氧化硫阶段(3)吸收塔:SO3 +

4、 H2O = H2SO4 三氧硫的吸收和硫酸的生成阶段PPT展示:工业制备硫酸装置图学生活动:思考并回答下列问题:(1)有哪些特殊的工艺要求?硫铁矿为什么要粉碎?(2)从沸腾炉中出来的气体中含有哪些杂质,怎样处理?(3)热交换器起什么作用?为什么控制温度在450? (4)为什么用98.3%的浓硫酸吸收而不用水吸收? (5)浓硫酸为什么要从上向下喷下? (6)会产生哪些废弃物?讲解:工业生产得到的硫酸一般都是质量分数大于92%的浓硫酸,实际使用时可以根据需要稀释成不同浓度的硫酸。稀硫酸中H2SO4电离成H+和SO42-,具有酸的通性。思考:由于工业战略发展的需要,某地区打算建厂制备硫酸,项目负责

5、人员正在考虑采用硫黄制酸还是硫铁矿制酸。如果你是负责人,你会收集哪些资料作为依据进行选择?学生活动:阅读教材第94页内容。PPT展示:1硫铁矿中FeS2的质量分数一般为20%-50%,制酸工艺过程中所产生的矿渣和废气便生产装置变得较为复杂。而采用硫黄制酸法,工艺流程和设备相对简易。硫黄含杂质少,燃烧生成的气体含杂质少,可免去气体净化的过程,制备过程也不产生矿渣。因此,硫铁矿制酸投资几乎是同等规模硫黄制酸设备的两倍。但硫黄原料价格高于硫铁矿,具体选用何种硫酸制备工艺,应根据实际条件和要求进行决策。2化学工业制备的要求(1)原料廉价且稳定,降低运输成本。(2)从环保、成本等角度选择合适的化学反应,

6、保证在反应中能充分接触。(3)制备流程简单高效,能耗低,反应放出的热量质尽可能加以循环利用,生副产物较少。(4)制备过程绿色,环保,不使用或生成对环境有害的物质。过度:浓硫酸中离子的量很少,主要以H2SO4分子存在。所以,浓硫酸具有一些特殊的性质。板书:二、浓硫的特性实验1:向表面皿中加入少量胆矾,再加入约3mL浓硫酸,搅拌,观察实验现象。多媒体播放视频:吸水性实验现象:蓝色的胆矾(CuSO45H2O)变成白色(CuSO4)板书:1吸水性:做干燥剂实验2:取2g蔗糖,放入大试管中,加2-3滴水,再加入约3mL的浓硫酸,迅速搅拌,然后塞紧带玻璃导管的橡皮塞,将玻璃导管的另一端插入盛有品红溶液的试

7、管中,观察实验现象。多媒体播放视频:脱水性实验现象:蔗糖由白变黑,慢慢膨胀,形成疏松的海绵状,同时有刺激性气味产生。实验结论:浓硫酸具有脱水性 板书:2脱水性:浓硫酸按照水的组成比,夺取某些有机物中的氢、氧元素形成水分子,可使蔗糖、纤维素等物质脱水,这叫脱水性。C12H22O1112C + 11H2O实验3:将一小片铜片放入试管中,然后加入2mL浓硫酸,加热,观察实验现象。多媒体播放视频:铜与浓硫酸反应实验现象:铜逐渐溶解,溶液变蓝,有无色刺激性气体生成,该气体可以使品红溶液褪色,加热退色溶液,溶液红色回复。实验结论:铜与浓硫酸在加热条件发生反应,生成硫酸铜、二氧化硫和水,浓硫酸表现强氧化性。

8、板书:3强氧化性 Cu + 2H2SO4 CuSO4 + SO2 + 2H2OC + 2H2SO4(浓) CO2 + 2SO2 +2H2O讲解:浓硫酸能与绝大多数金属发生反应,在加热时表现出更强的氧化性。在常温下,铁、铝等少数金属遇浓硫酸会发生钝化,铁、铝表面被浓硫酸氧化为致密的氧化膜,从而阻止了酸与内层金属的进一步反应,所以常温下可以用铁、铝制容器来盛装浓硫酸。浓硫酸还可以与一些非金属及某些化合物反应,浓硫酸在化学反应中常作氧化剂。学以致用:指出下面两个反应的氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物 Cu + 2H2SO4 CuSO4 + SO2 + 2H2O C + 2H2SO4(浓)CO2 +

9、 2SO2 +2H2O思考:1能用浓硫酸干燥的气体有哪些?2浓硫酸不能干燥哪些气体?学生讨论回答:1O2、N2、CO、CO2、CH4 、 SO2、HCl、Cl2等2不能用来干燥:碱性气体(如氨气);还原性气体(H2S、HI、HBr)。讲解:浓硫酸在生产、生活和科学研究中有着重要的应用 。板书:三、浓硫酸的用途PPT展示:下列图示知识拓展:常见的硫酸盐PPT展示:硫酸钡、硫酸亚铁、芒硝、皓矾、明矾等课堂小结:1、 硫酸制备三原料硫黄或含硫矿石(硫铁矿)空气98.3%的浓H2SO4三阶段造气(生成SO2)接触氧化(生成SO3)SO3吸收(生成H2SO4)三设备沸腾炉接触室吸收塔三反应(均放热)SO2SO2;4FeS211O22Fe2O38SO22SO2O22SO3SO3H2O=H2SO42.硫酸的性质课后作业1. 化学必修1-氯气的发现与制备P97:2、3、6、72. 化学必修1-硫酸的工业制备-浓硫酸的性质同步练习3. 重点笔记:课件中7、14、17、18、27教学反思本节课重点学习了两个方面,一方面是硫酸的工业制备原理,一方面是浓硫酸的特性。在课堂中采用了观看教学视频、师生互动、学案教学的形式,学生掌握较好。观察实验现象,描述实验现象,培养了学生观察、分析、思考的能力实验探究能力,同时也提醒学生树立环保意识,培养学生的科学精神和社会责任。

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