42《氯堿工業(yè)1》教案(舊人教第三冊)

第二節(jié)氯堿工業(yè)1●教學(xué)目標(biāo)1.使學(xué)生了解氯堿工業(yè)反響原理。2.使學(xué)生了解電解槽。3.讓學(xué)生熟悉氯堿工業(yè)中食鹽水的精制。4.常識(shí)性介紹以氯堿工業(yè)為根底的化工生產(chǎn)。5.培養(yǎng)學(xué)生的分析、推理能力?！窠虒W(xué)重點(diǎn)氯堿工業(yè)反響原理，食鹽水的精制?！窠虒W(xué)難點(diǎn)氯堿工業(yè)反響原理；學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)能力的培養(yǎng)?！窠虒W(xué)方法實(shí)驗(yàn)探究、分析歸納、討論、練習(xí)等?！窠虒W(xué)用具電腦、投影儀鐵架臺(tái)(帶鐵夾)、U形管、碳棒電極、鐵棒電極、直流電源、飽和NaCl溶液、酚酞試液、碘化鉀淀粉試紙、離子交換膜電解槽模型?！裾n時(shí)安排共兩課時(shí)第一課時(shí)：電解飽和食鹽水的反響原理及離子膜電解槽。第二課時(shí)：食鹽水的精制和氯堿工業(yè)化工產(chǎn)品?！窠虒W(xué)過程第一課時(shí)［師］請大家根據(jù)上節(jié)課所學(xué)的電解原理做以下練習(xí)。［投影練習(xí)］用石墨做電極，電解以下溶液，經(jīng)過一段時(shí)間，溶液的pH下降的是A.NaClB.NaOHC.H2SO4D.CuSO4［講解］pH下降即c(H＋)增大，引起c(H＋)增大的情況有：①電解不活潑金屬的含氧酸鹽溶液，OH－放電，H＋不放電；②電解含氧酸溶液，H＋和OH－均放電，實(shí)質(zhì)為電解水，酸的濃度增大。pH增大即c(OH－)增大，引起c(OH－)增大的情況有：①電解活潑金屬的無氧酸鹽及無氧酸溶液，H＋放電，OH－不放電；②電解強(qiáng)堿溶液，H＋和OH－均放電，實(shí)質(zhì)為電解水，堿的濃度增大。電解活潑金屬的含氧酸鹽，實(shí)質(zhì)為電解水，溶液的pH不變。［學(xué)生根據(jù)以上規(guī)律判斷］答案：CD［設(shè)問］假設(shè)我們現(xiàn)在要電解NaCl溶液，會(huì)有什么現(xiàn)象發(fā)生呢［向?qū)W生介紹以下實(shí)驗(yàn)裝置］［實(shí)驗(yàn)裝置］在U型管里裝入飽和食鹽水，滴入幾滴酚酞試液，用一根碳棒作陽極，一根鐵棒作陰極。把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在兩極附近。使兩根電極與直流電源相接。［師］請大家分組討論并答復(fù)。［為方便學(xué)生討論，可投影展示以下列圖］電解飽和食鹽水實(shí)驗(yàn)裝置［學(xué)生討論后答復(fù)］兩根電極上均有氣體放出；陽極濕潤的KI淀粉試紙變藍(lán)，陰極試紙無變化；陰極附近的溶液由無色變?yōu)榧t色。［師］上述結(jié)論是否正確呢實(shí)踐出真知。下面我們親自做一下這個(gè)實(shí)驗(yàn)，請大家仔細(xì)觀察。［接通以上實(shí)驗(yàn)裝置的電源，觀察］［師］以上現(xiàn)象的發(fā)生，證明了我們的推測是正確的。［問］為什么會(huì)有上述現(xiàn)象發(fā)生呢請大家根據(jù)我們學(xué)過的電解原理和弱電解質(zhì)的電離平衡原理進(jìn)行思考，并答復(fù)。［請一位同學(xué)上臺(tái)講解］這是因?yàn)镹aCl是強(qiáng)電解質(zhì)，在溶液里完全電離，水是弱電解質(zhì)，微弱電離，因此在溶液中存在著Na＋、H＋、Cl－、OH－四種離子。當(dāng)接通直流電源后，帶負(fù)電的OH－和Cl－向陽極移動(dòng)，帶正電的Na＋和H＋向陰極移動(dòng)。在這樣的電解條件下，Cl－比OH－容易失去電子，在陽極被氧化成氯原子，氯原子結(jié)合成氯分子放出，使?jié)駶櫟牡饣浀矸墼嚰堊兯{(lán)。在陰極，H＋比Na＋容易得到電子，因而H＋不斷地從陰極獲得電子被復(fù)原為氫原子，并結(jié)合成氫分子從陰極放出。溶液中的H＋是由水的電離生成的，由于H＋在陰極上不斷得到電子而生成H2放出，破壞了附近的水的電離平衡，水分子繼續(xù)電離出H＋和OH－，H＋又不斷得到電子變成H2，結(jié)果在陰極區(qū)溶液里OH－的濃度相對地增大，使酚酞試液變紅。［教師評價(jià)］講得很到位?。蹘煟菀陨线^程我們可用電腦模擬出來。［用電腦動(dòng)畫模擬NaCl溶液的電解：通電前溶液中的H＋、Na＋、OH－、Cl－在自由運(yùn)動(dòng)，通電后做定向移動(dòng)……］［師］以上原理即為電解飽和食鹽水的反響原理。［板書］一、電解飽和食鹽水的反響原理。［師］請大家寫出以上反響的電極反響式并注明反響類型。同時(shí)寫出電解飽和食鹽水的總反響式。［學(xué)生練習(xí)，教師巡視］［請一位同學(xué)上黑板書寫］［學(xué)生板書］陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反響)陰極：2H＋＋2e－===H2↑(復(fù)原反響)總反響式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑注意：在把電極反響式合并為總反響式時(shí)，假設(shè)參加反響的H＋和OH－是由水電離產(chǎn)生，那么在寫反響物時(shí)，應(yīng)寫為H2O。如上述陰極反響的反響式即可寫為：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－進(jìn)行合并。［師］由以上反響式可以看出，電解飽和食鹽水可以得到NaOH、Cl2、H2三種物質(zhì)。［引入本節(jié)課題］工業(yè)上就是利用這一原理來制取燒堿、氯氣和氫氣，并以它們?yōu)樵蟻砩a(chǎn)一系列的化工產(chǎn)品，我們把這一工業(yè)稱為氯堿工業(yè)。［板書］第二節(jié)氯堿工業(yè)請大家根據(jù)已學(xué)知識(shí)，做以下練習(xí)：［投影練習(xí)］以下列圖中的每一方格表示有關(guān)的一種反響物或生成物(反響時(shí)參加或生成的水，以及生成沉淀J時(shí)的其他產(chǎn)物均已略去)。請?zhí)顚懸韵驴瞻祝?1)物質(zhì)B是_________，F(xiàn)是_________，D是_________，J是_________。(2)寫出反響①的離子方程式。［學(xué)生練習(xí)，教師巡視］［講解］解答框圖題，首先要找出解題的“題眼〞，即進(jìn)行分析思考最易著手的地方。此題最明顯的信息便是飽和食鹽水的電解。電解飽和食鹽水的反響為：2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑又知：H2＋Cl22HCl2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O說明B一定為Cl2(它和另兩種生成物都能反響)，C一定為H2(H2和Cl2反響只得一種生成物)；A一定是NaOH。另一初始反響物F的有關(guān)信息：F能和鹽酸反響置換出H2，F(xiàn)一定是比氫活潑的金屬，此金屬和HCl反響生成物的化合價(jià)與它和Cl2反響產(chǎn)物化合價(jià)不同，是有可變化合價(jià)的比氫活潑的金屬。F為鐵。從Fe與鹽酸產(chǎn)物FeCl2和Fe與Cl2產(chǎn)物FeCl3分別與D的反響、判斷沉淀J。D只能是NaClO而不能是NaCl,NaClO為強(qiáng)堿弱酸鹽，水溶液有堿性。HClO有強(qiáng)氧化性，NaClO也可能有氧化性，而FeCl2又有強(qiáng)復(fù)原性。因此不管FeCl3還是FeCl2與NaClO反響均生成Fe(OH)3沉淀。答案：(1)B：Cl2F:FeD:NaClOJ:Fe(OH)3(2)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O［過渡］由剛剛我們對上題的分析中可知，在上面的電解飽和食鹽水的實(shí)驗(yàn)中，電解產(chǎn)物之間能夠發(fā)生化學(xué)反響，如NaOH溶液和Cl2能反響生成NaClO，H2和Cl2混合遇火能發(fā)生爆炸。在工業(yè)生產(chǎn)中，怎樣才能防止這幾種產(chǎn)物的混合呢這就需要使反響在一種特殊的電解槽中進(jìn)行，這種電解槽就是離子交換膜電解槽。下面，我們就來認(rèn)識(shí)一下離子交換膜電解槽并學(xué)習(xí)離子交換膜法制燒堿的原理。［板書］二、離子交換膜法制燒堿［講解］離子交換膜法制堿是目前世界上比較先進(jìn)的電解制堿技術(shù)。這一技術(shù)在20世紀(jì)50年代開始研究，80年代開始工業(yè)化生產(chǎn)。請大家閱讀課本有關(guān)內(nèi)容，了解離子交換膜電解槽的組成、離子交換膜的特性和離子交換膜的作用及其工作原理。［學(xué)生閱讀總結(jié)］［教師板書］1.離子交換膜電解槽(1)離子交換膜電解槽的組成。(2)陽離子交換膜的特性。(3)陽離子交換膜的作用。(4)離子交換膜法電解原理。［向?qū)W生展示離子交換膜電解槽模型］［請一位同學(xué)上講臺(tái)指出模型由哪幾局部組成］［生］離子交換膜電解槽主要由陽極、陰極、離子交換膜、電解槽框和導(dǎo)電銅棒等組成，每臺(tái)電解槽由假設(shè)干個(gè)單元槽串聯(lián)或并聯(lián)組成。［講解］電解槽的陽極用金屬鈦網(wǎng)制成，為了延長電極使用壽命和提高電解效率，鈦陽極網(wǎng)上涂有鈦、釕等氧化物涂層；陰極由碳鋼網(wǎng)制成，上面涂有鎳涂層；陽離子交換膜把電解槽隔成陰極室和陽極室。［問］電解飽和食鹽水中的陽離子交換膜有什么特性［生］其只允許陽離子通過，而阻止陰離子和氣體通過。［追問］陽離子交換膜在電解飽和食鹽水中所起的作用是什么［生］在電解飽和食鹽水時(shí)，陽離子交換膜只允許Na＋通過，而Cl－、OH－和氣體那么不能通過。這樣既能防止陰極產(chǎn)生的H2和陽極產(chǎn)生的Cl2相混合而引起爆炸，又能防止Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影響燒堿的質(zhì)量。［問］離子交換膜法制燒堿的原理是什么呢現(xiàn)在，我們請一位同學(xué)根據(jù)這張“離子交換膜法電解原理示意圖〞來講一下其工作原理。［投影展示］離子交換膜電解原理示意圖［學(xué)生講解］把精制的飽和食鹽水參加陽極室；純水(參加一定量的NaOH溶液)參加陰極室。通電時(shí)，H2O在陰極外表放電生成H2，Na＋穿過離子膜由陽極室進(jìn)入陰極室，導(dǎo)出的陰極液中含有NaOH;Cl－那么在陽極外表放電生成Cl2。電解后的淡鹽水從陽極導(dǎo)出，可重新用于配制食鹽水。［設(shè)問］為什么在參加陰極室的純水中要參加一定量的NaOH溶液［生］為了增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電性。［師］很正確！離子交換膜法電解制堿的生產(chǎn)流程可簡單表示如下：［投影］離子交換膜法電解制堿的主要生產(chǎn)流程［講解］通過以上流程，我們便可以得到氯氣、氫氣、氫氧化鈉三種重要的化工原料。離子交換膜法制堿技術(shù)具有設(shè)備占地面積小、能連續(xù)生產(chǎn)、生產(chǎn)能力大、產(chǎn)品質(zhì)量高、能適應(yīng)電流波動(dòng)、能耗低、污染小等優(yōu)點(diǎn)，是氯堿工業(yè)開展的方向。［小結(jié)］本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了電解飽和食鹽水的反響原理及離子交換膜法制燒堿兩局部內(nèi)容，這是我們了解氯堿工業(yè)所必需知道的。［布置作業(yè)］習(xí)題：一、3二●板書設(shè)計(jì)第二節(jié)氯堿工業(yè)一、電解飽和食鹽水的反響原理陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反響)陰極：2H＋＋2e－===H2↑(復(fù)原反響)總反響式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑二、離子交換膜法制燒堿1.離子交換膜電解槽(1)離子交換膜電解槽的組成(2)陽離子交換膜的特性(3)陽離子交換膜的作用(4)離子交換膜法電解原理●教學(xué)說明本課時(shí)教學(xué)的一個(gè)最明顯特點(diǎn)是讓學(xué)生親自參與教學(xué)，這樣，可更大程度地調(diào)動(dòng)