全日制普通高級中學教科書(必修加選修)《化學》第二冊(人民教育出版社)第23頁例題4:工業上制硫酸的主要反應如下:
4FeS2+11O2高溫2Fe2O3+8SO2
2SO2+O2400℃~500℃催化劑2SO3
SO3+H2O=H2SO4
煅燒2.5t含85%FeS2的黃鐵礦石(雜質不參加反應)時,FeS2中的S有5.0%損失而混入爐渣,計算可制得98%硫酸的質量。
分析:根據化學方程式,可以找出下列關系:
FeS2—2SO2—2SO3—2H2SO4
FeS2—2H2SO4
本題從FeS2制H2SO4,是某種元素全部轉化的多步反應,即理論上FeS2中的S全部轉變成H2SO4中的S。所以,解本題時,也可以根據硫元素的轉化關系直接列出上面關系式:FeS2—2H2SO4,并且可簡化為:S—H2SO4
解:由于有5.0%的S損失,2.5t含85%FeS2的黃鐵礦石中參加反應的S的質量為:
m(s)=m(FeS2)·2Ar(s)Mr(FeS2)·ω(S)
=2.5t×85%×2×32120×95%=1.08t
設可制得98%硫酸的質量為x。
S H2SO4
32 98
1.08t x×98%
3298=1.08tx×98%
x=1.08t×9832×98%=3.4t
答:可制的98%硫酸3.4t。
另一種解法:
設可制得硫單質m1,損耗的FeS2為m2。
FeS2 2S
120 32×2
2.5t×85% m1
損耗m2 m1×5%
2.5t×85%m2=m1m1×5%
所以m2=2.5t×85%×5%。
設可制得98%硫酸的質量為m:
FeS2 2H2SO4
120 2×98
2.5t×85%(1-5%) m×98%
1202.5t×85%(1-5%)=2×98m×98%
m=2.5t×85%(1-5%)×2×98120×98%=3.4t
推論:反應過程中元素的損失率等于該化合物的損失率。
第二種解法,根據硫元素的轉化關系直接列出關系式FeS2——2H2SO4進行計算,既訓練了學生的思維又簡化了計算。
教學反思:
1.化學方程式計算中應注意的問題
(1)在比例式中,同一物質用同一單位,不同物質可以用不同的單位,即“上下單位一致,左右單位相當”。
(2)如果有一種反應物過量,應根據不足的反應物的量來計算。
(3)工業生產中的轉化率和產率。
①原料轉化率(利用率)=理論耗用原料總量實際耗用原料總量×100%
②產率=實際產量理論產量×100%
(4)工業生產中,已知中間產物的損耗率(或轉化率、利用率等)都可以歸為起始原料的損耗率(或轉化率、利用率等)。
(5)反應過程中元素的損失率等于該化合物的損失率。
2.反思是學生將所學知識和技能內化的重要途徑
反思是由學生自主歸納總結本節課所學的重點內容、規律和解題思路、技巧,形成知識網絡,從體系的高度上掌握知識,提高能力。如解題后可作如下反思:命題者的意圖是什么?題目有什么巧妙之處?解答此題的關鍵是什么?此題還有其他解法嗎?做題過程中暴露了自己的哪些弱點?這樣的解題反思是提高效益的關鍵環節。
結合不同的教學內容,指導學生做好反思,這樣做不僅使知識得以鞏固,使縱橫得以引申和拓展,形成知識網絡,而且也能使學生在反思中發現新的疑難,培養和磨煉學生的思想意志和品質。
(責任編輯 羅 艷)