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第一单元 走进化学工业 教学设计、流程图(韶关市第一中学)

  • ※基本信息※
    • 资料类型:教(学)案
    • 教材版本:人教版
    • 适用学校:不限
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  • 摙师活劢

    学生活动

    设计与评价

    【引入】

    [教学目标]以化学知识为基础,介绍化学在自然资쮐开发刡用、工业生产中的应琨,使学生能运用化学知识对有关的一些技术问题做出合理的分析,强化应用意识和实践能力。      

    [教学的重点]本单元选取的是典型化工生产过程、典型化学产品的反应原理 ,以化学反应原理及其应用为重点,以化学生产的基本问题(如原料及其综合利用、反应条件的控制、对能量的利用、环境保护等)为线索展开内容,重在认识化学在生产技术中的价值,而不过多地追究技术细节和复杂的生产过程。

     

    【基本化学知识点回顾】

     

    【问题1】合成氨所需的原料气------N2H2,可用空气、水、煤炭为原料制得,从不同角度设计2种从空气中分离出N2的方法。

     

     

     

     

    【问题2】写出用焦炭或甲烷制取H2的化学方程式。

     

     

    【问题3】选择合成氨生产条件时考虑哪些因素?

     

     

     

     

     

     

     

    【从化学原理对合成氨多角度分析】

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    【问题4】综合以上化学原理的分析,结合下表具体的科学数据如何选择合成氨的条件?

     

    0.1

    10

    20

    30

    60

    100

    200

    15.3

    81.5

    86.4

    89.9

    95.4

    98.8

    300

    2.2

    52.0

    64.2

    71.0

    84.2

    92.6

    400

    0.4

    25.1

    38.2

    47.0

    65.2

    79.8

    500

    0.1

    10.6

    19.1

    26.4

    42.2

    57.5

    600

    0.05

    4.5

    9.1

    13.8

    23.1

    31.4

     

    【问题5】如何利用未转化的N2H2?在实际化工生产混合气中N2H2的比大于13,为什么?

    【问题6】在实际工艺生产中NH3在混合气中含量比较低,化工上如何解决?

     

    【问题7】工业合成氨时一般采用500 ℃左右的温度,其原因是:

      A.适当提高氨的合成速率

      B.适当提高原料气的转化率

      C.提高氨的产率

      D.催化剂在500 左右活性最大

    【问题8】小结工艺流程图中利用了哪些化学知识?

    【二、合成氨工业简述】

    【三、硫酸工业】

    【硫酸的工业生产流程图】

     

    【练习1】压强、温度对SO2平衡转化率的影响如下表,分析数据后给出在硫酸工艺的温度、压强的范围分别是?

    【【练习2NH3HNO3H2SO4的工业生产具有的共同特点是

    A、使用吸收塔设备 B、使用尾气吸收装置

    C、都以H2为原料  D、都使用催化剂

    【练习3】下列说法中不正确的是

    A.硫酸工业的尾气必须回收、净化处理,主要为了充分利用原料

    B酸雨中主要含有硫的氧化物以及所形成的硫酸及硫酸盐

    C.大气中,大量的SO2来源于煤和石油燃烧、金属矿石的冶炼

    D.消除大气污染的主要方法之一是减少污染物的排放

    【阅读材料】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。这是工业生产需要考虑的第一个问题。在化工生产中某一生产部门产生的三废,往往可能是其他生产部门有用的原料。

       硫酸生产中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,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。

    【硫酸生产中尾气的处理】

    【完成上述化学方程式 】

    【化工厂厂址选择】是一个复杂的问题,它涉及原料、水源、能源、土地供应、市场需求、交通运输和环境保护等诸多因素,针对硫酸工业谈谈自己的观点。

    【巩固1】化工厂厂址选择是一个复杂的问题,涉及原料、水源、能源、土地供应、市场需求、交通运输和环境保护等诸多因素的制约。硫酸厂应建在

    ①靠近原料产地远离消费中心;②靠近消费中心,稍偏离原料产地;③交通便利,人口稠密的居民区;④建在环保要求高的地区,便于三废的治理

    A.①②③④    B.①③④  

    C.①②④      D.只有②

    【巩固2】在以下条件下,你认为A城市该不该建硫酸厂?

    (1)A城郊区有丰富的黄铁矿资源,水源、能源充足,交通方便。

    (2)A城市需使用硫酸的工业不多,而离它远的B城市却是一个消耗硫酸甚多的工业城市。

    (3)A城市是一个风光秀丽的旅游城市,对环境保护的要求甚高,而且土地价格较贵,土地供应紧张。

     

     

     

     

     

     

     

    明确:模块的重难点、把握号难度、角度

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    回顾填空

     

     

     

     

     

    答案:取自空气.一是将空气液化后蒸发分离出氧气而获得氮气;另一是将空气中的氧气与碳作用生成二氧化碳,再除去二氧化碳得氮气

     

    C + H2O = CO + H2

    CH4 + H2O = 3 H2 + CO

    CH4 + 2H2O = 4 H2 + CO2

     

    1)尽可能提高反应混合物中所需物质的百分含量

    2)尽可能缩短反应到达平衡所需要的时间

    3)尽可能降低对耐高温设备所需材料的要求

    (4)符合绿色化学理念(注意环境保护)

     

     

    改变外界条件

    反应速率

    平衡移动的方向

    增大浓度

     

     

    减小浓度

     

     

    增大压强

     

     

    减小压强

     

     

    升高温度

     

     

    降低温度

     

     

    催化剂

     

     

               

     

    1.合成氨的适宜条件:

    1)压强:2050MPa

    2)温度:500

    3)催化剂:铁触媒(以Fe为主体的多成分催化剂)

     

     

     

    原料气中N2比较廉价,故增加的N2量使H2的转化率提高,

    NH3的分离技术、循环生产

     

     

    答案:AD

     

     

     

     

     

     

    分析、思考

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    回顾,填空

     

     

     

     

    看模型,分析模型中涉及的反应原理。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    温度: 400 ~500 ;压强:常压

     

     

     

     

     

     

     

     

    答案:D

     

     

     

     

    答案:A

     

     

     

     

     

     

     

    阅读,提取主要观点

     

     

     

     

     

     

    答案:

    ①氨水吸收,再用硫酸处理

    SO22NH3H2O=(NH4)2SO3

    (NH4)2SO3H2SO4=(NH4)2SO4SO2↑+H2O

    ②用Na2SO3溶液吸收,然后加热吸收液

    SO2Na2SO3H2O=2NaHSO3

    2NaHSO3=Na2SO3SO2↑+H2O

    ③用NaOH溶液吸收,再用石灰乳和O2处理

    SO22NaOH=Na2SO3H2O

    Na2SO3Ca(OH)2=CaSO3↓+2NaOH

    2CaSO3O2=2CaSO4

    ④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。

     

     

    分析:硫酸是一种腐蚀性液体,难贮存,需要随产随销,运输费用比较高,1 t H2SO4的运价约为同质量黄铁矿矿石的三倍,这样就决定了硫酸厂靠近消费中心比靠近原料产地更为有利,考虑到综合经济效益,硫酸厂厂址离硫酸消费中心不能太远。在决定建厂规模时,可以考虑在消费中心建厂规模大些,在边远或硫酸用量不多的地区,建厂规模小些。环保问题是硫酸厂选址的另一个重要因素,硫酸厂对环境的污染是比较严重的,因此硫酸厂不应建在人口稠密的居民区。

     

     

    答案:D

    分析:第一个条件有利于在A城市建硫酸厂;第二个条件从市场需求和运输成本考虑,在A城市建厂不如在B城市建厂;第三个条件从根本上否定了在A城市建厂的设想。因为一个风光秀丽的旅游城市,对环保的要求一定很高。而且该地的土地价格也较贵。如果在该地建污染比较严重的硫酸厂,必然破坏旅游资源,得不偿失。所以应该在B城市建硫酸厂,再运输少量硫酸到A城市供应生产的需要,这样的资源配置比较合理。

    在模块教学中一定要把难度、角度把握好,度把握不好,务必会影响到教学的效果,会给教学带来很大的负面效应,《化学与技术》模块的教学中,如果过分追求不过分追求生产技术细节,难度过大,而忽略基础性,忽略对基本化学原理的分析,吸收应有的知识、能力得不到提高,反而引起学生在模块学习中产生恐惧心理,在本模块的学习是云里雾里,得不偿失。

     

     

     

    比较两种方案,学会多角度分析。

     

     

     

     

     

    这几个化学工艺方程式学生比较陌生,故强化记忆

     

    如何选择合成氨的条件?引导学生将这个难度大的大问题分解成可实际解决的小问题

     

    熟悉化工角度的基本要求

     

     

     

     

     

    化学原理层面的分析,找到化学原理与化工的切合点。

     

     

     

     

     

     

    在数据的指引下思考、探索,多种形式的素材使学生接受自然。

    强化应用意识和实践能力,找到可以解决的问题

     

    揭示答案,使学生感受成功

     

     

     

    进一步巩固检验学生运用化学知识解决化工上遇到的实际问题的能力。

     

     

     

     

     

     

     

     

    图形、原理结合,引发学生的探究兴趣。

     

     

     

     

     

     

    完善知识网络系统

     

    低起点的问题,逐渐深入,螺旋式上升,学生全员参与。

     

     

     

    借助模型,对流程有个全面、深刻的了解。

     

     

     

     

     

     

     

     

    培养学生融合化学原理、数据、化工知识的解题能力。

     

     

     

     

     

     

     

    通过练习培养学生运用所学知识解决问题的能力。

     

     

     

     

     

     

    巩固知识,加深对本节重点知识的理解。

     

     

     

    通过材料与习题的设计,渗透本模块的一些重要理念,突出技术创新对于经济、社会发展的关键作用,体现时代性,《化学与技术》模块涉及化学以外的物理、生物、地理等学科知识,体现技术应用的综合性,还涉及诸如环境保护的理念、经济、风险评估、利弊权衡等态度、价值和决策有关的问题,在化工技术与化学原理的切合点中体现技术实践的复杂性和多元化标准。

     

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