Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015

Опубликуйте свой материал в официальном Печатном сборнике методических разработок проекта «Инфоурок»

(с присвоением ISBN)

Выберите любой материал на Вашем учительском сайте или загрузите новый

Оформите заявку на публикацию в сборник(займет не более 3 минут)

+

Получите свой экземпляр сборника и свидетельство о публикации в нем

Инфоурок / Химия / Другие методич. материалы / Урок химии в 10 классе «Производство серной кислоты контактным способом»
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону № 313-ФЗ все педагоги должны пройти обучение навыкам оказания первой помощи.

Дистанционный курс "Оказание первой помощи детям и взрослым" от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (180 часов). Начало обучения новой группы: 24 мая.

Подать заявку на курс
  • Химия

Урок химии в 10 классе «Производство серной кислоты контактным способом»

библиотека
материалов

Предмет: химия

Класс: 10

Тема урока: Производство серной кислоты контактным способом.

Цель урока: Формирование функциональной грамотности по естественнонаучным знаниям.

КЛАСС: технология

Подкласс: Отходы.

Цель урока: Выявить основные возможные экологические проблемы при сернокислотном производстве. Предложить возможные пути их решения.

Учебные задания

1-ый уровень

Учитель

Ученики

Тема урока «Производство серной кислоты контактным способом».

О чем пойдет речь? Давайте составим вопросы, по которым необходимо провести урок.

  1. Основные этапы производства.

  2. Постановка проблем экологического характера, пути их решения.

  3. Привести конкретные примеры ситуаций на производстве, предложить их решение с химической точки зрения (работа в группах).

  4. Обобщить и сделать выводы.

2-ой уровень

Учитель

Ученик

2. Рассмотрите схему сернокислотного производства контактным способом;

запишите в тетради основные этапы производства, реакции, происходящие при этом, отметьте виды сырья.

Стадия

Процессы

1.Обжиг пирита, Получение оксида серы (II). Очистка печного газа.

Уравнение реакции первой стадии:
4FeS2 + 11O2s 2Fe2O3 + 8SO2 + Q
Измельчённый очищенный влажный (после флотации) пирит сверху засыпают в печь для обжига в "
кипящем слое". Снизу (принцип противотока) пропускают воздух, обогащённый кислородом, для более полного обжига пирита. Температура в печи для обжига достигает 8000С. Пирит раскаляется до красна и находится в "подвешенном состоянии" из-за продуваемого снизу воздуха. Похоже это всё на кипящую жидкость раскалённо-красного цвета.

Очистка печного газа

Из печи выходит печной газ, состав которого: SO2, O2, пары воды (пирит был влажный!) и мельчайшие частицы огарка (оксида железа). Такой печной газ необходимо очистить от примесей твёрдых частиц огарка и паров воды.
Очистка печного газа от твёрдых частичек огарка проводят в два этапа - в циклоне (используется центробежная сила, твёрдые частички огарка ударяются о стенки циклона и ссыпаются вниз) и в электрофильтрах (используется электростатическое притяжение.
Осушку печного газа проводят в сушильной башне - снизу вверх поднимается печной газ, а сверху вниз льётся концентрированная серная кислота. На выходе из сушильной башни печной газ представляет собой смесь оксида серы SO
2 и кислорода О2.

2. Окисление SO2 в SO3кислородом.

Протекает в контактном аппарате.
Уравнение реакции этой стадии:
 
2SO2 + O2ss 2SO3 + Q
Сложность второй стадии заключается в том, что процесс окисления одного оксида в другой является обратимым. Поэтому необходимо выбрать оптимальные условия протекания прямой реакции (получения SO
3):
а) температура
400-5000С
б) давление

3. Получение H2SO4

nSO3 + H2SO4s H2SO4·nSO3
Образовавшийся олеум сливают в металлические резервуары и отправляют на склад. Затем олеумом заполняют цистерны, формируют железнодорожные составы и отправляют потребителю.

Сырьё, используемое для производства серной кислоты

1.

Самородная сера S

2.

Пирит (серный колчедан) FeS2

3.

Сероводород H2S

4.

Сульфиды цветных металлов ZnS, Cu2S




3-ий уровень

Учитель

Ученик

Работа в группах:

  1. Подумайте и ответьте на вопросы:

  1. Образовавшийся оксид железа Fe2O3 (огарок) в производстве серной кислоты не используют, что с ним происходит, представляет ли он химическую опасность для окружающей среды?



  1. А почему на стадии производства оксид серы SO3 не поглощают водой? Ведь можно было бы оксид серы растворить в воде:

SO3 + H2Os H2SO4.











  1. Какие экологические проблемы возникают при производстве серной кислоты?



















  1. Какие меры предосторожности необходимо соблюдать при работе с кислотами.

(Предполагаемые ответы)

а) Огарок собирают и отправляют на металлургический комбинат, на котором из оксида железа получают металл железо и его сплавы с углеродом - сталь (2% углерода С в сплаве) и чугун (4% углерода С в сплаве).
Таким образом выполняется принцип химического производства - безотходность производства.











b) дело в том, что если для поглощения оксида серы использовать воду, образуется серная кислота в виде тумана, состоящего из мельчайших капелек серной кислоты (оксид серы растворяется в воде с выделением большого количества теплоты, серная кислота настолько разогревается, что закипает и превращается в пар). Для того, чтобы не образовывалось сернокислотного тумана, используют 98%-ную концентрированную серную кислоту. Два процента воды - это так мало, что нагревание жидкости будет слабым и неопасным. Оксид серы очень хорошо растворяется в такой кислоте, образуя олеум: H2SO4·nSO3.



с) 1. Аэрозоль серной кислоты может образовываться в атмосфере в результате выбросов химических и металлургических производств, содержащих оксиды S, и выпадать в виде  кислотных дождей.  Кислотные осадки во многих районах мира настолько повысили кислотность озер, что жизнь их обитателей оказалась под угрозой. Борьба с этим явлением до сих пор сводилась к внесению в воду извести. Однако ее применение имеет целый ряд недостатков.

2.  Известь – вещество едкое, может вызвать ожоги у рабочих, занимающихся ее внесением, у рыб и растений, а также гибель микроорганизмов; растворение извести и ее нейтрализация приводит к местному разогреву воды, что вызывает кислородное обеднение воды; существенно повышается жесткость воды.

3.  Кроме самих соединений серы экологические проблемы могут вызывать и соединения, находящиеся в составе серосодержащих руд. Например, селен, который входит в состав серосодержащих руд и выделяется в атмосферу при обжиге пирита. Селен может заменять серу в аминокислотах (метионине, цистеине, цистине) и включаться в обмен веществ. Избыток селена в растениях (до 5•10–6 %) вызывает облысение овец и болезни их копыт, выпадение перьев у птиц, нарушение координации движений у животных.

4-ый уровень

Учитель

Ученик

Сформулируйте ответы на предложенные вопросы, подумайте и предложите как может столкнуться с подобными ситуациями не только рабочий на сернокислотном предприятии, но и обычный житель местности, где расположен завод, предложите выход и решение проблемы.

Отвечает спикер от группы

5-ый уровень

Учитель

Ученик

Решите задачу, объясните чем условия задачи могут быть полезны в производстве

1 вариант:

Какой объем 0,2 М раствора серной кислоты (H2SO4) требуется для нейтрализации 2,8 миллилитров 2 М гидроксида бария (Ba(OH)2)?

2 вариант:

Для образования средней соли к 40 миллилитрам раствора серной кислоты (H2SO4) с плотностью 1,025 г/мл добавили 43,2 миллилитра 7,4-процентного раствора гидроксида калия (KOH) с плотностью 1,06г/мл. Рассчитайте массовую долю серной кислоты в растворе


1 вариант:

Решение задачи

Напомню, что под реакцией нейтрализации (от лат. neuter – ни тот, ни другой) понимают взаимодействие кислот с основаниями, в результате которого образуются соли и вода.

Запишем уравнение реакции серная кислота нейтрализация нейтрализации гидроксида бария (Ba(OH)2) серной кислотой (H2SO4):

уравнение реакции серная кислота нейтрализация

Напомню, что под молярной концентрацией понимают количество (число моль) данного вещества, содержащегося в единице объема раствора. Молярную концентрацию выражают в моль/л или используют сокращение «M».

формула молярная концентрация

По формуле вычислим,сколько моль содержится в 0,0028 л гидроксида бария (Ba(OH)2):

формула нахождения количества вещества через молярность

Получаем:

n (Ba(OH)2) = 2 0,0028 = 0,0056 (моль).

Из уравнения реакции серная кислота нейтрализация видно, что на нейтрализацию 0,0056 моль 2 М гидроксида бария (Ba(OH)2) надо 0,0056 моль 0,2 М серной кислоты (H2SO4).

Найдем объем 0,2 М раствора серной кислоты (H2SO4), составим пропорцию:

в 1 л раствора серной кислоты  должно содержаться 0,2 моль  H2SO4

в х л раствора серной кислоты  должно содержаться 0,0056 моль  H2SO4

Откуда:

серная кислота нейтрализация

Объем 0,2 М раствора серной кислоты (H2SO4) равен 28 миллилитров. Серная кислота нейтрализация

Ответ:

объем раствора серной кислоты 28 миллилитров.

2 вариант:

Решение задачи

Запишем уравнение реакции образования средней соли:

реакция образования средней соли

Рассчитаем массу раствора гидроксида калия (KOH) по формуле, устанавливающей связь между массой и объемом:

формула масса раствора

Получаем:

m (раствора KOH) = 43,2 ∙ 1,06 = 45,79 (г).

Массовая доля серной кислоты. Используя формулу нахождения массовой доли растворенного вещества:

формула массовая доля вещества

выразим массу вещества:

формула масса вещества

Получаем:

m (вещества KOH) = 45,79 ∙ 0,074 = 3,39 (г).

Если раствор 7,4-процентный, то массовая доля  гидроксида калия (KOH) в нем 0,074.

Массовая доля серной кислоты. Учитывая, что молярные массы гидроксида калия (KOH) и серной кислоты (H2SO4) соответственно равны 56 г/моль и 98 г/моль (смотри таблицу Менделеева), по уравнению реакции образования средней соли рассчитаем, сколько грамм серной кислоты (H2SO4) нужно для нейтрализации 3,39 г гидроксида калия (KOH):

реакция нейтрализации

на реакцию нейтрализации 112 г KOH нужно 98 г H2SO4

на реакцию нейтрализации 3,39 г KOH нужно х г H2SO4

Откуда:

масса серной кислоты

Рассчитаем массу раствора серной кислоты (H2SO4) по формуле, устанавливающей связь между массой и объемом:
формула масса раствора

Получаем:

m (раствора H2SO4) = 40 ∙ 1,025 = 41 (г).

Массовая доля растворенного вещества в растворе – это отношение массы растворенного вещества к массе раствора. Выражается в долях единицы или в %.

Рассчитаем массовую долю серной кислоты в растворе:

массовая доля серной кислоты

Получаем, массовая доля серной кислоты равна:

w (H2SO4) = 2,97 / 41 = 0,072 или 7,2%

Ответ:

массовая доля серной кислоты равна 7,2 %.



Краткое описание документа:

Урок по химии  «Производство серной кислоты контактным способом» разработан для 10 класса общеобразовательной школы. Основной упор сделан не только на технологические стадии производства и химизм процесса, но и на экологическую сторону производства, постановку проблем и путей их решения, которые предлагают сами учащиеся. Урок завершен решением задачи, которую ребятам необходимо решить и представить ситуации, в которых условия приведенных задач могут быть применены в жизни (на сернокислотном производстве или еще где-либо).  
Автор
Дата добавления 11.05.2014
Раздел Химия
Подраздел Другие методич. материалы
Просмотров647
Номер материала 101244051112
Получить свидетельство о публикации

Выберите специальность, которую Вы хотите получить:

Обучение проходит дистанционно на сайте проекта "Инфоурок".
По итогам обучения слушателям выдаются печатные дипломы установленного образца.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ КУРСОВ

Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх