新人教版化學(xué)選修2高中《純堿的生產(chǎn)》教案二

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1、 2019 最新新人教版化學(xué)選修 2 高中《純堿的生產(chǎn)》教案二 單元 走進(jìn)化學(xué)工業(yè) 課題 3 純堿的生產(chǎn) 教學(xué)目標(biāo) 知識與技能 1. 了解純堿的生產(chǎn)及發(fā)展過程。 2. 了解體驗天然堿的生產(chǎn)與化工生產(chǎn)之間的聯(lián)系及體驗技術(shù)的發(fā)展過程。 3. 了解路布蘭法 ,掌握氨堿法（索爾維法）及聯(lián)合制堿法（侯氏制堿法）。過程與方法 學(xué)會運(yùn)用觀察、實(shí)驗、查閱資料等多種手段獲取信息 ,并運(yùn)用比較、分類、歸納、概括 等方法對知識進(jìn)行加工分析 ,逐步培養(yǎng)獨(dú)立思考的能力和提高自主學(xué)習(xí)化學(xué)的能力。 情感態(tài)度與價值觀

2、在討論與交流中培養(yǎng)與別人合作的能力 ,培養(yǎng)團(tuán)隊精神 ,并且注意加強(qiáng)化學(xué)與生活的聯(lián) 系,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣 ,從而提高學(xué)化學(xué)、愛化學(xué)的自覺性。 教學(xué)重點(diǎn) 氨堿法的生產(chǎn)原理 教學(xué)難點(diǎn) 復(fù)雜鹽溶液體系中固體物質(zhì)的析出結(jié)晶即離子反應(yīng)的實(shí)質(zhì) 教學(xué)工具 多媒體課件 黑板 教學(xué)方法 講授法 討論法 分析法 總結(jié)法 教學(xué)設(shè)計 【引課】 這一節(jié)課 ,我們一起來討論“純堿的生產(chǎn)”的相關(guān)問題。 【板書】 1 / 6 課題 3 純堿的生產(chǎn)

3、 純堿的化學(xué)名稱是？（碳酸鈉） 那碳酸鈉有哪些用途呢？（圖片） 發(fā)酵粉、洗碗、制肥皂、制藥、制松花蛋、紡織、玻璃、造紙、漂染 ,還可以用于其他 含鈉化合物的制備。 自然界中是否存在天然的碳酸鈉？（圖片） 堿湖。 我們?nèi)绾文軌颢@得這些天然的純堿呢？ （ 1） 一些生長在鹽堿地和海岸附近的植物中含有碳酸鈉 , 可以從植物的灰燼中提 取。 （ 2） 當(dāng)冬季來臨時 ,堿湖中所含的碳酸鈉結(jié)晶析出 ,經(jīng)過簡單的加工就可以使用。 歷史上 ,一般經(jīng)過張家口和古北口轉(zhuǎn)運(yùn)到全國各地 ,因 此,在我國素有“口堿”之說。 【思考與交流】 1

4、.從天然堿的形成推測碳酸鈉在水中結(jié)晶析出主要受到哪些因素的影響？ 改變溫度、結(jié)晶水合物的組成以及溶劑水的質(zhì)量等因素 ,可以改變碳酸鈉在水中的溶解 情況 ,提高結(jié)晶析出的速率和質(zhì)量（純度）。 【過渡】 18 世界中期工業(yè)革命以后 ,天然堿和從植物的灰燼中提取的堿已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)發(fā) 展的需要 ,純堿工業(yè)隨之發(fā)展起來。 2.根據(jù)天然堿的存在及其主要化學(xué)成分 ,請你設(shè)想工業(yè)生產(chǎn)碳酸鈉的主要原料是什么？為什 么？ 碳酸鈉中含有鈉離子和碳酸根離子。自然界中存在的含鈉離子的化合物很多 ,大量存在 的、最常見的是氯化鈉；因此 ,氯化鈉是比較理想的生產(chǎn)原料之一。碳

5、酸根可以有碳酸鹽直 接提供 ,也可有由二氧化碳制取 ,較為理想的原料是碳酸鈣。 【過渡】世界上最早實(shí)現(xiàn)碳酸鈉的工業(yè)生產(chǎn)的路布蘭法的原料就是用的氯化鈉和碳酸鈣。 我們簡單的了解一下： 【資料卡片】 世界上最早是通過路布蘭法實(shí)現(xiàn)了碳酸鈉的工業(yè)生產(chǎn)。其生產(chǎn)原理是： 1. 用硫酸將食鹽轉(zhuǎn)變成硫酸鈉 120℃ NaCl+H 2SO4 =======NaHSO 4+HCl ↑ 600～ 700℃ NaCl+NaHSO 4==============Na 2SO4+ HCl ↑ 2 / 6

6、 2. 將硫酸鈉與木炭、石灰石一起加熱,反應(yīng)生成碳酸鈉和硫化鈣 1000℃ Na2SO4+2C=========Na 2S+2CO2↑ 1000℃ Na2S+CaCO 3=========Na 2CO3+CaS 從反應(yīng)原理上 ,同學(xué)們分析一下這個方法有哪些缺點(diǎn)？ 原料利用不充分、成本較高、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重等 【過渡】正是因為如此 ,促使人們研究新的制堿方法 ,知道 19 世紀(jì) 60 年代后逐漸被氨堿法所 取代。 一、氨堿法生產(chǎn)硫酸 氨堿法是由比利時人索爾維發(fā)明的 ,所以 ,氨堿法也稱為索爾維制堿法。氨堿法的原料也 是氯化鈉

7、和碳酸鈣 ,不同的是它還使用了煉焦的副產(chǎn)品氨。 原料： CaCO3、 NaCl 、 NH 3 【過渡】為了更好的理解氨堿法的原理 ,我們進(jìn)行這樣一個探究： 【科學(xué)探究】 1、 向 AgNO 3 溶液中滴加 KCl 溶液會有什么現(xiàn)象？ 會有白色沉淀生成。 白色沉淀是什么？（氯化銀） 溶液中應(yīng)該含有哪些溶質(zhì)離子？（銀例子、鉀離子、硝酸根、氯離子） 它們能夠組成哪些溶質(zhì) ?（硝酸銀、氯化鉀、硝酸鉀、氯化銀） 那析出的為什么不是其他的溶質(zhì)粒子呢？（因為氯化銀的溶解度很?。? 這個反應(yīng)的離子方程式為： Ag + +Cl -= ==AgCl ↓

8、 【過渡】很好！現(xiàn)在我們來分析第二個問題。 2、20℃時 , 把碳酸氫銨、氯化鈉和水配制成一混合溶液 , 當(dāng)把溶液加熱蒸發(fā)后冷卻至20℃ , 首先析出的物質(zhì)是什么？ 是溶解度較小的那種物質(zhì)。 那么 ,溶液中的離子能夠形成哪些溶質(zhì)粒子呢？（碳酸氫銨、氯化鈉、碳酸氫鈉、氯化銨） 大家參照“溶解度表” ,看析出的物質(zhì)是什么啊？（碳酸氫鈉） 很好！這個反應(yīng)的化學(xué)方程式該怎么寫呢？大家試著寫一下。 NH 4HCO 3+NaCl====NaHCO 3↓+NH 4Cl 離子方程式為： HCO 3- +Na+====NaHCO 3↓ 通過這兩個反應(yīng)

9、 ,大家談一下你對物質(zhì)的溶解性和離子反應(yīng)的實(shí)質(zhì)的認(rèn)識？ 3 / 6 物質(zhì)溶和不溶是相對的 ,離子反應(yīng)的實(shí)質(zhì)就是向著離子濃度減小的方向進(jìn)行。 【過渡】根據(jù)這個反應(yīng) ,我們該怎么得到純堿呢？ △ 2NaHCO 3====Na 2CO3+CO 2↑+H 2O↑ 那我如何利用原料制取碳酸氫鈣？（ CaCO3==CaO+CO 2↑） CO2+H 2O +NH 3 === NH 4HCO 3 好！現(xiàn)在我們把兩個方程式疊加得到的方程式是怎樣的？ NaCl+NH 3+CO 2+H 2O=NaHCO 3↓ +NH 4Cl

10、 反應(yīng)原理的方程式分布寫和寫總反應(yīng)式都可以。 【過渡】現(xiàn)在我們來分析氨堿法流程中的物料轉(zhuǎn)化。 CaCO3===CaO+CO 2 CaO+H 2O===Ca(OH) 2 Na Cl+NH 3+CO 2+H 2O=NaHCO 3+NH 4Cl 2NaHCO 3====Na 2 CO3+CO 2+H 2O 2NH 4Cl +Ca(OH) 2==CaCl 2+NH 3+H2O 氨堿法的優(yōu)點(diǎn)： 原料便宜易得 ,氨和部分二氧化碳可循環(huán)利用 ,產(chǎn)品純度高 ,步驟簡單。 氨堿法的缺點(diǎn)： 副產(chǎn)

11、物氯化鈣的處理問題 ,氯化鈉的利用率低。 【過渡】這兩個問題被我國化學(xué)家侯德榜解決了 ,他發(fā)明了聯(lián)合制堿法 ,也稱為侯氏制堿法。 二、聯(lián)合制堿法 現(xiàn)在我們先來認(rèn)識一下我們的國寶級任務(wù)。 個人簡歷： 1890 年 出生 1911 年 考入清華留美預(yù)備學(xué)校 ,后以 10 門功課 1000 分的優(yōu)異成績被保送到美國留學(xué) 1916 年 獲美國麻省理工學(xué)院學(xué)士學(xué)位 1919 年 獲美國哥倫比亞大學(xué)碩士學(xué)位 1921 年 獲博士學(xué)位 【過渡】現(xiàn)在讓我們一起來認(rèn)識這個偉大的發(fā)

12、明 ,解開它神秘的面紗？ 聯(lián)合制堿法是什么樣的呢？ 4 / 6 聯(lián)合制堿法的原理和氨堿法一樣 ,大家很失望吧？其實(shí) ,氨堿法 一直被西方的一些國家 所控制 ,當(dāng)時并為公布于世。 聯(lián)合制堿法與氨堿法有自己的不同之 處：氨堿法的原料來自于合成氨（二氧化碳、氨 氣） ,同時得到的副產(chǎn)品是氯化銨 ,氯化銨有什么用途呢？（氮肥 ,焊藥 ,電解液）這里面氯化 銨是以溶液的形式存在的 ,如何讓它析出呢？氯化銨析出和溶解存在溶解平衡。所以 ,加入氯 離子或者銨根離子均可以使其析出。事實(shí)工業(yè)上也是這么做的 ,向里面

13、通入氨氣或者加入食 鹽顆粒 ,析出氯化銨后的溶液含有氨水和氯化鈉 ,又可以作什么呢？（返回做反應(yīng)物）這樣的 話,氯化鈉的利用率怎么樣了呢？（提高了）提高到了 96%。 綜合以上的分析 ,大家總結(jié)一下 ,聯(lián)合制堿法有哪些優(yōu)點(diǎn)呢？ 綜合利用了合成氨的原料 ,提高了氯化鈉的利用率 ,減少了環(huán)境污染。 【過渡】綜合以上內(nèi)容 ,大家總結(jié)一下聯(lián)合制堿法與氨堿法有哪些異同？ 相同點(diǎn)：原理相同 不同點(diǎn)：原料來源不同 ,副產(chǎn)物不同 思考題：在生產(chǎn)過程中 ,是先通入氨氣 ,還是先通入二氧化碳？ 提示：考慮氨氣和二氧化碳的溶解度大小。 先通入二氧化碳 ,溶

14、液中存在碳酸 ,碳酸的量比較少；再通入氨氣 ,氨氣易溶于水 ,一水合 氨的量比較多； 此時產(chǎn)物應(yīng)該是碳酸銨而不是碳酸氫銨。反過來 ,如果我們先通入氨氣 ,溶 液中會存在較多的一水合氨 ,再通入二氧化碳時 ,二氧化碳和一水合氨 反應(yīng) , 通入的二氧化碳 過量就會生成碳酸氫銨 ,也就是說 ,此時二氧化碳溶解的多少不是受溶解度限制 ,而是受反應(yīng) 控制。那么 ,先通入氨氣起到的作用就是為了更多的溶有二氧化碳。 【思考與交流】人類歷史上 ,科學(xué)技術(shù)的突破性重大發(fā)現(xiàn)和成果總是與一些偉大的名字聯(lián)系 在一起 ,路布蘭（ 1791）、索爾維（ 1862）和侯德榜（ 1924）

15、的名字都銘刻在人類制堿技術(shù) 發(fā)展的歷史上 ,你知道嗎？路布蘭是一名醫(yī)生 ,索爾維是在工作中學(xué)習(xí)化學(xué)的 ,侯德榜是化學(xué) 工程學(xué)博士。根據(jù)三個人所處的年代及學(xué)習(xí)經(jīng)歷 ,你對技術(shù)與科學(xué)的關(guān)系有哪些新的認(rèn)識？ 課下大家查閱資料 ,下節(jié)課之前我們來討論。 【總結(jié)】綜合這節(jié)課的學(xué)習(xí) ,你認(rèn)為你學(xué)到哪些內(nèi)容？重點(diǎn)是什么？難點(diǎn)是什么？ 【習(xí)題】 1. 下列屬于侯氏制堿法的優(yōu)點(diǎn)的是（ D ） A. 氨和二氧化碳由合成氨廠提供 B. 母液可回收氯化銨 C.氯化鈉的利用率達(dá) 96% D.以上全是 5 / 6

16、 2. 工業(yè)上常用氨堿法制碳酸鈉 , 但卻不能用氨堿法制碳酸鉀 , 這是因為在溶液中（ A ） A.KHCO3溶解度較大 B.KHCO3溶解度較小 C.K2CO3 溶解度較大 D.K2CO3 溶解度較大 3 為了檢驗純堿的質(zhì)量（可能含有少量小蘇打） , 取少量樣品進(jìn)行實(shí)驗 , 可以采用的方法是 （ A ） A. 加熱后通入澄清石灰水 , 觀察現(xiàn)象 B. 滴加鹽酸 , 觀察現(xiàn)象 C.溶于水中 , 滴加少量 BaCl 2 溶液 , 觀察現(xiàn)象 D.溶于水中 , 滴加少量澄清的石灰水 , 觀察現(xiàn)象 6 / 6