2019-2020年高中化學《純堿的生產(chǎn)》教案7 新人教版選修2.doc

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2019-2020年高中化學《純堿的生產(chǎn)》教案7 新人教版選修2 教學目標 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習化學的能力。 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，并且注意加強化學與生活的聯(lián)系，激發(fā)學生學習化學的興趣，從而提高學化學、愛化學的自覺性。 教學重點 氨堿法的生產(chǎn)原理 教學難點 復雜鹽溶液體系中固體物質(zhì)的析出結晶即離子反應的實質(zhì) 教學工具 多媒體課件 黑板 教學方法 講授法 討論法 分析法 總結法 教學設計 【引課】 這一節(jié)課，我們一起來討論“純堿的生產(chǎn)”的相關問題。 【板書】 課題3 純堿的生產(chǎn) 純堿的化學名稱是？（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晶析出主要受到哪些因素的影響？ 改變溫度、結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成分，請你設想工業(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 120℃ NaCl+H2SO4=======NaHSO4+HCl↑ 600～700℃ NaCl+NaHSO4==============Na2SO4+ HCl↑ 2. 將硫酸鈉與木炭、石灰石一起加熱，反應生成碳酸鈉和硫化鈣 1000℃ Na2SO4+2C=========Na2S+2CO2↑ 1000℃ Na2S+CaCO3=========Na2CO3+CaS 從反應原理上，同學們分析一下這個方法有哪些缺點？ 原料利用不充分、成本較高、設備腐蝕嚴重等 【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??？（碳酸氫鈉） 很好！這個反應的化學方程式該怎么寫呢？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，大家談一下你對物質(zhì)的溶解性和離子反應的實質(zhì)的認識？ 物質(zhì)溶和不溶是相對的，離子反應的實質(zhì)就是向著離子濃度減小的方向進行。 △ 【過渡】根據(jù)這個反應，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 反應原理的方程式分布寫和寫總反應式都可以。 【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)2 NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl 2NaHCO3====Na2CO3+CO2+H2O 2NH4Cl +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。 【過渡】這兩個問題被我國化學家侯德榜解決了，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。 個人簡歷： 1890年 出生 1911年 考入清華留美預備學校，后以10門功課 1000分的優(yōu)異成績被保送到美國留學 1916年 獲美國麻省理工學院學士學位 1919年 獲美國哥倫比亞大學碩士學位 1921年 獲博士學位 【過渡】現(xiàn)在讓我們一起來認識這個偉大的發(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，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，科學技術的突破性重大發(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習化學的，侯德榜是化學工程學博士。根據(jù)三個人所處的年代及學習經(jīng)歷，你對技術與科學的關系有哪些新的認識？ 課下大家查閱資料，下節(jié)課之前我們來討論。 【總結】綜合這節(jié)課的學習，你認為你學到哪些內(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96% D.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），取少量樣品進行實驗，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BaCl2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