Производство серной кислоты контактным способом
Открытый урок по химии. 11 класс.
Тема: «Производство серной кислоты контактным способом»
Тип урока: урок изучения нового материала и закрепления полученных знаний.
Цель урока: обобщить, систематизировать и углубить знания обучающихся об обратимых химических реакциях, химическом равновесии и условиях его смещения, о научных принципах производства серной кислоты контактным способом в свете требований современной технологии. Рассмотреть принцип Ле Шателье.
Методические цели:
Образовательные:
формирование общенаучных знаний: определение особенностей производства серной кислоты рассмотреть закономерности изменения скорости реакций и условия смещения химического равновесия;
формирование общепредметных знаний: закрепить знания о классификации химических реакций и определение научных принципов производства;
формирование опыта деятельности: продолжить формирование у учащихся ответственного отношения к выполнению заданий, развивать умения правильно обобщать данные и делать выводы, а также бережного относиться к имуществу школы и учебным пособиям.
Развивающие:
способствовать развитию у учащихся навыков по отношению к информации и
выполнению тестовых задании категории А и Б;
содействовать развитию речи, мышления, познавательных умений;
развитие познавательного интереса, развитие кругозора.
Воспитательные:
формировать добросовестное отношение к учебному труду, положительной мотивации
к учению;
способствовать воспитанию дисциплинированности, эстетического восприятия мира.
Основные вводимые опорные понятия. Кипящий слой, принцип противотока, принцип теплообмена.
Планируемые результаты обучения. Уметь объяснять на примере производства серной кислоты способы смещения химического равновесия, использование основных принципов химического производства.
Оборудование. УМК «Химия 11» Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман, Москва «Просвещение» 2012 г, электронное приложение к учебнику, «Сборник задач, упражнений и тестов по химии: 11класс»: к учебнику Г.Е. Рудзитиса, Ф.Г. Фельдмана «Химия: 11 класс», М.А. Рябов, Москва «Экзамен» 2013 г., презентация(личная) «Производство серной кислоты контактным способом», презентации учащихся, мультимедийная доска.
Этапы занятия:
Организационный момент, постановка цели урока.
5 минут
Повторение изученного материала, проверка домашнего задания.
10 минут
Изучение нового материала.
25 минут
Закрепление материала.
10 минут
Подведение итогов урока. Домашнее задание.Рефлексия.
5 минуты
Содержание урока.
Организационный момент, постановка цели урока.
Слайд 1.Слайд 2
Позвольте напомнить вам слова Д.И. Менделеева «Едва ли найдется другое, искусственно добываемое вещество, столь часто применяемое в технике, как серная кислота. Где нет заводов для ее добывания - немыслимо выгодное производство многих других веществ, имеющих важное технические значение».
Работа с электронным учебником – серная кислота на Венере.
Постановка целей урока.
2.Повторение изученного материала, проверка домашнего задания.
Вопросы для повторения:( Слайд 3)
1) типы химических реакций;
2) скорость хими ческих реакций;
3) дать полную характеристику реакций, химического равновесия;
4) факторы, влияющие на смещение химического равновесия.
5) Принцип Ле Шателье;
6) № 4.86, 4.88, 4.89 («Сборник задач, упражнений и тестов по химии: 11класс»).
7) Работа по тестам категории А: № 4.96-4.100
Решение:
№4.88 –обратимые реакции а), г), д).
Необратимые б) - обмена, в) - замещения, е)- обмена.
№4.87, 4.88-фронтальный опрос
№4.89 – а) при повышении температуры например
2S02 + 02 2S03 + Q, влево
при понижении температуры- вправо.
б) при повышении давления – вправо,
при понижении давления - влево;
в) при увеличении концентрации реагентов – вправо,
при увеличении концентрации продуктов реакции – влево.
№4.96 - 3
№4.97 – 4 (мыслительная деятельность)
№4.98 - 2
№4.99 - 1
№4.100 – 2
Боль шинство обратимых химических реакций используется в про мышленности для получения определенных веществ. В связи с этим необходимо уметь управлять ходом реакции, т. е. знать условия смещения химического равновесия в определен ную сторону.
Изучение нового материала.
Поэтому сегодня мы поговорим с вами о промышленном способе получения серной кислоты.
Немного истории. Слайд 4.Слайд 5.
Серная кислота известна очень давно. Первое упоминание о серной кислоте принадлежит арабскому алхимику Джабир Ибн Хайяну, живущему в VIIIIX вв. В его трактате «Итог совершенства магистерии» описывается методика получения серной кислоты: «Перегони фунт кипрского купороса, полтора фунта селитры, четверть фунта квасцов и получишь воду. Эта вода очень хорошо растворяет металлы».
Арабский алхимик Аджабир ибн Хайян получил «кислые газы» из «зеленого камня» (железного купороса).
IX век – персидский алхимик Ар-Рази получал серную кислоту прокаливанием смеси медного и железного купороса.
XIII век – европейский алхимик Альберт Магнус усовершенствовал способ получения кислоты.
XV век – алхимики уже как 300 лет получали серную кислоту из пирита FeS2
Первый сернокислотный завод был построен в Англии в 1740-1746 г. Серную кислоту там получали сжиганием смеси серы и селитры в металлических сосудах с использованием свинцовых камер, так как было уже известно, что серная кислота не вступает в реакцию со свинцом. Образующиеся при этом газы направляли в специальные стеклянные сосуды, где происходило поглощение их водой с образованием серной кислоты. Получали кислоту низкой концентрации: (до 50-60%).
В России серная кислота была впервые получена на заводе князя Голицына, а в 1897 г. был построен первый контактный сернокислый завод.
1903 г. – произведен запуск первой в России контактной установки на Тентелеевском химическом заводе в Петербурге, к 1913 г. работало уже 6 систем, производство возросло до 5 тыс.тонн.
1926 г. – в СССР построена первая башенная установка на Полевском металлургическом заводе (Урал), но она была малоэффективна.
Сегодня мы познакомимся с технологическими процессами производства серной кислоты.
Сырьем для производства серной кислоты являются: (Слайд 6)
S(самородная сера),
H2S(сероводород),
Cu2S, ZnS, PbS (цветные металлы),
CaSO4·2H2O (гипс),
FeS2 (пирит) – содержание серы 54,3%. (стр. 59, схема 5- учебник)
Рассмотрим процесс производства серной кислоты. (стр.60, рис.16- учебник)
(Слайд 7) – анимация.
Познакомимся поближе с основными химическими реакциями, лежащими в основе производства серной кислоты.
В основе производства лежат три химические реакции:
I. Обжиг пирита, в результате чего образуется сернистый газ (Слайд 8)
4FeS2+ 11O2 = 2Fe2O3+ 8SO2+Q
Характеристика процесса: данная реакция
1. Горения
2. Экзотермическая
3. Гетерогенная
4. Некаталитическая
5. Необратимая
6. Окислительно -восстановительная
или сжигание серы
S+O2 = SO2+Q
II. Окисление диоксида серы до триоксида серы на катализаторе: (Слайд 9)
V2O5
2SO2+О2 2SO3+Q
Например, для смещения равновесия в сторону образования S03 в реакции необходимо:
1) понизить температуру;
2) повысить давление;
3) увеличить концентрации реагентов (S02 и 02) или удалять S03 из зоны реакции.
Отвод продуктов из зоны реакции важный технологический прием, основанный на том, что чем меньше концентрация вещества, тем выше скорость реакции, приводящей к его образованию.
Подчеркиваю, что катализатор не влияет на смещение химического равновесия, так как он ускоряет как прямую, так и обратную реакцию.
III. Поглощение триоксида серы с целью получения серной кислоты: (Слайд 10)
SO3+ H2O = H2SO4+Q
Научные способы производства. (Слайд 11)
I ЭТАП
1. Крупные куски пирита измельчают, мелкие спекают.
2.Обогащают воздух кислородом, горение в «кипящем слое».
3. Используют принцип противотока.
3. Теплообмен, т.к. температура выше 800 C.
4. Толстые стены печи обшиты сталью.
5.Механизация, автоматизация всех процессов производства.
II ЭТАП
1.Происходит очистка газа от пыли:
“Циклон” – от крупных частиц пыли, «Электрофильтр» – от мелких частиц пыли, так как нельзя загрязнять катализатор.
3. Осушают газ в сушильной башне.
4. Нагревают газ до t=400 С в теплообменнике, понижают температуру от 600 С до 400С.
5. Катализатор V2O5 на керамике.
6.Противоточное движение.
7.Теплообмен.
III ЭТАП
1. Увеличивают площадь соприкосновения (керамические кольца Рашига).
2.Отводят продукты реакции.
3.Орошают 98% серной кислотой, образуется олеум (раствор SO3 в H2SO4)
Работа с электронным учебником – тезераус олеум.
(Слайд 12) и презентация учащихся «Транспортировка и хранение серной кислоты»
Транспортируют серную кислоту в железнодорожных и автоцистернах из кислотостойкой стали.
Хранят в герметически закрытых емкостях из полимера или нержавеющей стали, покрытой кислотоупорной плёнкой.
Слайд 13.Слайд 14.
Рассмотрим производство и потребление серной кислоты в мире. Работа с круговыми диаграммами.
Слайд 15. Работа с электронным учебником.
Охране окружающей среды в нашей стране уделяют огромное влияние. На сернокислотных заводах предотвратить загрязнение окружающей среды удаётся путём непрерывности технологического процесса; комплексным использованием сырья; совершенствованием технологического оборудования.
Закрепление материала.
Предлагаю несколько упражнений на закрепление изученного материала. («Сборник задач, упражнений и тестов по химии: 11класс») № 4.121 – 4.124 (С.77) Слайд 16.
Рефлексия.
Вернитесь к целям урока. Достигли ли Вы их в ходе работы?
У Вас не возникли трудности при составлении и классификации уравнений реакций?
Способы смещения химического равновесия и использование основных принципов химического производства серной кислоты, разобранные на уроке, для Вас просты и доступны?
Как Вы считаете, можно ли использовать знания, полученные на уроке, в повседневной жизни?
Если «Да», то опустите в сосуд яркий шарик, а «Нет» - тёмный.
Оценки за урок.
Домашнее задание. § 14, упр. 8, № 4.108, 4.110, задача 4.112 Слайд 17.