高中化學(xué) 走進化學(xué)工業(yè) .3 純堿的生產(chǎn)教案 新人教版選修2

1、學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第一單元 走進化學(xué)工業(yè)課題3 純堿的生產(chǎn)【教學(xué)目標】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)會運用觀察、實驗、查閱資料等多種手段獲取信息，并運用比較、分類、歸納、概括等方法對知識進行加工分析，逐步培養(yǎng)獨立思考的能力和提高自主學(xué)習化學(xué)的能力.情感態(tài)度與價值觀：在討論與交流中培養(yǎng)與別人合作的能力,培養(yǎng)團隊精神，并且注意加強化學(xué)與生活的聯(lián)系，激發(fā)學(xué)生學(xué)習化學(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】氨堿法的生產(chǎn)

2、原理【教學(xué)難點】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?！景鍟?課題3 純堿的生產(chǎn)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） 當冬季來臨時，堿湖中所含的碳酸鈉結(jié)晶析出,經(jīng)過簡

3、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)運到全國各地，因此，在我國素有“口堿”之說。【思考與交流】 1。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

4、化鈉是比較理想的生產(chǎn)原料之一。碳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?！具^渡】世界上最早實現(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 nacl+h2so4=nahso4+hcl nacl+nahso4=na2so4+ hcl2. 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na2so4+2c=na2s+2co2na2s+caco3=na2co3+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？原料利用不充分

5、、成本較高、設(shè)備腐蝕嚴重等【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 、nh3【過渡】為了更好的理解氨堿法的原理，我們進行這樣一個探究：【科學(xué)探究】1、 向agno3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

6、不是其他的溶質(zhì)粒子呢？（因為氯化銀的溶解度很?。┻@個反應(yīng)的離子方程式為：ag+cl-=agcl【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.nh4hco3+nacl=nahco3+nh4cl離子方程式為： hco3-+na+=nahco3通過這兩個反應(yīng),大家談一下你對物質(zhì)的溶解性和離子反

7、應(yīng)的實質(zhì)的認識？物質(zhì)溶和不溶是相對的，離子反應(yīng)的實質(zhì)就是向著離子濃度減小的方向進行?！具^渡】根據(jù)這個反應(yīng)，我們該怎么得到純堿呢？2nahco3=na2co3+co2+h2o那我如何利用原料制取碳酸氫鈣？(caco3=cao+co2）co2+h2o+nh3= nh4hco3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+nh3+co2+h2o=nahco3+nh4cl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+co2 cao+h2o=ca（oh)2nacl+nh3+co2+h2o=nahco3+nh4cl2nahco3=

8、na2co3+co2+h2o2nh4cl +ca（oh)2=cacl2+nh3+h2o氨堿法的優(yōu)點：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:副產(chǎn)物氯化鈣的處理問題，氯化鈉的利用率低?！具^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)在讓我們一起來認識這個偉大

9、的發(fā)明，解開它神秘的面紗？聯(lián)合制堿法是什么樣的呢？聯(lián)合制堿法的原理和氨堿法一樣，大家很失望吧？其實，氨堿法一直被西方的一些國家所控制,當時并為公布于世。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。事實工業(yè)上也是這么做的，向里面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

10、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：原理相同不同點：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

11、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?！舅伎寂c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）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)習經(jīng)歷，你對技術(shù)與科學(xué)的關(guān)系有哪些新的認識？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，你認為你學(xué)到哪些內(nèi)容？重點是什么？難點是什么？【習題】1.下列屬于侯氏制堿法的優(yōu)點的是（ 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96d。以上全是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