高中化學《5非金屬元素5.3化工生產(chǎn)氯堿工業(yè)和聯(lián)合制堿工業(yè)》123滬科課標教案課件教學設(shè)計

1、1課題 : 純堿的工業(yè)制法 一、教學目標1、知識與技能：（1） 理解純堿工業(yè)制法中所應用的相關(guān)化學原理；（2） 了解工業(yè)制純堿的簡單工藝流程；（3） 候氏制堿法和簡單流程，并與索氏制堿法作對比。2、過程與方法：（ 1）對氨堿法和聯(lián)氨法兩種工藝優(yōu)缺點進行評價，學會一 些分析和解決問題的思路和方法。（ 2）感受化學原理應用于實際化工生產(chǎn)的方法；產(chǎn)生學習興趣，懂得化學和生活改善、生產(chǎn)發(fā)展、社會進步的關(guān)系；3、情感、態(tài)度與價值觀：（ 1） 通過了解索爾維和侯德榜，學習這兩位化學家勤于鉆研、勇于創(chuàng)新實踐的精神，增強民族自豪感。（ 2）用“充分利用原料、充分利用能量和保護環(huán)境”原理分析化工生產(chǎn)優(yōu)點和缺點，

2、樹立“綠色化學”思想形成合理利用資源、保護環(huán)境，確立可持續(xù)發(fā)展的觀念，增強社會責 任感。二、教學重點和難點重點：與純堿工業(yè)相關(guān)的化學原理、循環(huán)原理、純堿工藝流程難點：化學原理與工業(yè)生產(chǎn)的結(jié)合分析三、教學設(shè)計（或教學過程）課題引入今天我們上課的內(nèi)容是一一純堿的工業(yè)制法。純堿是什么物質(zhì)的俗稱?對，是碳酸鈉蘇打的俗稱。純堿是重要的基礎(chǔ)化工原料，主要應用于玻璃制造、化工、冶金，以及造紙、紡織、食品等輕工業(yè)，用量極大，被譽為“化工之母”。純堿的地位如此重要，工業(yè)上如何通過化學反應去制備碳酸鈉呢？ 引導 這個問題可以說困擾了科學界很長的一段時間。法國科學院甚至設(shè)立10 萬法郎，用于獎勵發(fā)明蘇打工藝的人。比

3、利時工業(yè)化學家索爾維通過努力，以碳酸氫鈉作為中間產(chǎn)物，再由碳酸氫鈉煅燒得到碳酸鈉，從而實現(xiàn)了合成制堿的生產(chǎn)方法。索爾維發(fā)明的這種方法就叫做索爾維制堿法。 投影一、索爾維制堿法（ 氨堿法 ） 設(shè)問索爾維制堿法的化學反應原理是怎樣的？首先來了解索爾維是怎樣制備碳酸氫鈉。索爾維通過大量的研究，發(fā)現(xiàn)在飽和食鹽水中通入兩種氣體能產(chǎn)生大量的碳酸氫鈉沉淀。這兩種氣體是由碳酸鈣煅燒形2成的二氧化碳以及氨氣。碳酸氫鈉的制備:飽和食鹽水通 NH3通CO2 設(shè)問 為什么飽和食鹽水中通入氨氣和CO斌能有碳酸氫鈉沉淀產(chǎn)生？ 引導 我們來分析一下。氨氣是一種堿性氣體，二氧化碳是酸性氧化物，這兩者在溶液中反應嗎？反應生成什

4、么物質(zhì)？ 學生 生成碳酸氫銨弓I導當NH4HCO和NaCl這兩種可溶性鹽混合在一起時，溶液中大量存在的離子有哪幾種？學生NH4+,HCO3- ,Cl -,Na十四種離子。 提問 請大家析這四種離子兩兩結(jié)合可形成哪幾種物質(zhì)？ 學生 NH4HCO3,NaCl,NaHCO3,NH4Cl 教師 根據(jù)溶解性表，我們應該知道為什么碳酸氫鈉可沉淀析出？ 投影 四種鹽在不同溫度下的溶解度（ g/100g 水） 表鹽溶解度溫度NaClNH4HCO3NaHCO3NH4Cl010 20 30 40 50 6010035.711.96.929.435.815.88.133.336.021.09.637.227.011

5、 .141.436.336.612.745.837.014.550.437.316.455.339.877.3 >35NH4HCO會有分解 學生 因為NaHCO3容解度較小，在溶液中含有較大濃度的鈉離子和碳酸氫根時，就會有碳酸氫鈉的晶體析出。析出的碳酸氫鈉經(jīng)洗滌煅燒就可形成碳酸鈉產(chǎn)品。 教師 下面請同學們寫一些對應的化學方程式：往飽和食鹽水中通入氨氣和二氧化碳、煅燒碳酸氫鈉制碳酸鈉。所有學生練一練 投影 1. 索爾維制堿法（ 氨堿法 ）原理： （反應原料:NaCl,CaCO3,NH3)往飽和食鹽水中通入氨氣和二氧化碳：NH3+CO2+H2ONH4HCO3NH4HCO3+NaClNaHCO

6、 3 +NaCl3碳酸氫鈉經(jīng)煨燒制碳酸鈉 2NaHCO3Na2CO3+C O+H2O 教師 寫好的同學，跟屏幕上的對一對。以上三個反應就是索爾維制堿法的化學反應原理。這里我要問一個小問題，在反應NH3+CO2+H2ONH4HCO3中要制備碳酸氫銨，必須什么物質(zhì)過量？二氧化碳過量。教師總結(jié)索爾維禾I用原料通過 NH4HCO每口 NaHCO31至吆屯堿，反應原料除了利用NaCl,CaCO3外還利用了 NH3，這種方法又叫氨堿法。 教師 在由反應原理轉(zhuǎn)化為工業(yè)生產(chǎn)須進行工藝設(shè)計。 提問 為制備更多的碳酸氫鈉，在飽和氯化鈉溶液中，應先通氨氣還是二氧化碳？ 學生 氨氣和二氧化碳的溶解度不同。應先通入氨氣

7、，因為氨氣極易溶于水，通入氨氣后的溶液呈堿性，堿性溶液能吸收更多地二氧化碳。 提問 現(xiàn)在請同學們根據(jù)氨堿法的反應原理，動筆畫出制備流程圖。（以同桌為單位，共同討論、畫由流程圖，讓一個小組進行展示，由其他同學進行質(zhì)疑及補充完整，在此過程中教師進行適當?shù)囊龑АＷ詈笥山處煱寻眽A法完整的的工業(yè)生產(chǎn)流程進行投影。） 投影 2. 索爾維制堿法（氨堿法）的工業(yè)生產(chǎn)流程：飽和食鹽水通NH3氨鹽水過濾洗滌通 CO2沉淀 NaHCO3濾液NH4ClNaClCa（OH）2NH3褥環(huán)使用）廢液CaCl2,NaCl 煅燒 CO2（ 循環(huán)使用）Na2CO產(chǎn)品石灰石煨燒 CO2CaOCa（OH）石灰孚L 設(shè)問 氨堿法有什么

8、優(yōu)缺點? 引導 化學工藝的優(yōu)缺點應從哪些方面評價？原料是否廉價易得、制備過程是否簡單、產(chǎn)品質(zhì)量、原料利用率、環(huán)境污染。請大家從以上方面思考氨堿法制純堿有什么優(yōu)缺點。 學生個別學生回答 投影3. 索爾維制堿法的優(yōu)缺點:優(yōu)點：1、原料（食鹽和石灰石）普遍易得、便宜；2、產(chǎn)品純堿的純度很高；3、副產(chǎn)品氨氣和二氧化碳可回收循環(huán)使用；4、投資少，制造步驟簡單，適合大規(guī)模生產(chǎn)。4缺點：1、生成大量無用的氯化鈣；（兩種原料的成分里都只利用了一半食鹽里的鈉離子和石灰石成分離的碳酸根離子結(jié)合成了碳酸鈉，可是氯離子和鈣離子都結(jié)合成了沒有多大用途的氯化鈣；2、原料食鹽的利用率只有70%左右, 其余的食鹽都隨著氯化鈣

9、溶液作為廢液被拋棄了，這是很大的損失。 教師 現(xiàn)在我們提倡綠色化學，綠色化學要求最大限度利用原料、最大限度減少廢物的排放。從這一點來看，在氨堿法中氨氣和二氧化碳的回收循環(huán)符合綠色化學的思想；而生成大量無用的氯化鈣和食鹽的低利用率違背了綠色化學。生產(chǎn)工藝有不足之處，我們就得生產(chǎn)工藝進行改良，如何改良？我國化學家侯德榜靠自己不斷研究、試驗、摸索，成功地進行了工藝創(chuàng)新。侯德榜對氨堿法進行了兩處工藝的改進。1把制堿和制氨的生產(chǎn)聯(lián)合起來，制堿用的氨和二氧化碳直接由氨廠提供，二氧化碳是合成氨廠用水煤氣制取氫氣時的廢氣；2對濾液的處理不同。他是在低溫條件下，向濾液中加入細粉狀的氯化鈉，并通入氨氣，使氯化銨單

10、獨結(jié)晶析出，經(jīng)過濾、洗滌和干燥得氯化銨產(chǎn)品，制成化工原料或氮肥；濾出氯化銨以后的濾液，基本被氯化鈉飽和，可循環(huán)使用；由于這種方法要跟制氨廠聯(lián)合，又稱聯(lián)合制堿法；投影二、侯氏制堿法（ 聯(lián)合制堿法）（ 反應原料:氨氣、二氧化碳、氯化鈉）投影人物介紹我國化學家侯德榜（讓學生增強民族自豪感。飽和食鹽水通NH3氨鹽水過濾洗滌通 CO2沉淀 NaHCO3濾液NH4ClNaCl 煅燒CO2（ 循環(huán)使用）Na2CO產(chǎn)品合成氨工廠加 NaCl細粉通NH3飽和食鹽水（循環(huán)使用）冷卻、過濾洗滌、干燥 NH3CO2NH4什品5 提問 為什么在低溫條件下，向濾液中加入細粉狀的氯化鈉，并通入氨氣，能使氯化銨單獨結(jié)晶析出？

11、1020300203040s （g/100g 水）t/ CNH4C1 氯化鏤和氯化鈉的溶解度曲線NaCl 教師 課本 108 頁給了我們詳細的答案，請大家齊讀“主要原理是利用氯化銨的溶解度在常溫時比食鹽的溶解度大，而當溫度降低時，溶解度卻又比食鹽在水里的的溶解度小這個特點。同時氯化銨在食鹽濃溶液中溶解度要比在水里的溶解度小得多，可是氯化銨單獨結(jié)晶出來。 ”另外通氨氣是利用 同離子效應，減小氯化鏤在溶液中的溶解度。提問和索爾維法比較，請同學們思考侯氏制堿法有什么 優(yōu)缺點。個別學生回答 投影 2. 侯氏制堿法的優(yōu)缺點:評價：從化工生產(chǎn)的基本原理的三個方面對氨堿法和聯(lián)合制堿法進行評價。優(yōu)點： 1. 聯(lián)合合成氨廠，變廢（CO2為寶