2019-2020年高中化學(xué) 課題三 純堿的生產(chǎn)教 案新人教版選修2.doc

2019-2020年高中化學(xué) 課題三 純堿的生產(chǎn)教 案新人教版選修2教學(xué)目標 （1） 理解“氨堿”的原理。（2） 嘗試實驗?zāi)M，體驗化學(xué)實驗設(shè)計的過程。教學(xué)重點（1）“氨堿法”原理的理解。（2）模擬實驗的設(shè)計和流程的改進。課時安排2課時教學(xué)過程課堂小結(jié)：氨堿法制堿法概述又稱索爾維法。是比利時工業(yè)化學(xué)家索爾維（Ernest Solvay）首先發(fā)明的純堿工業(yè)制法。以食鹽、石灰石（經(jīng)煅燒生成生石灰和二氧化碳）和氨為原料。先使氨通入飽和食鹽水中制成氨鹽水，再通入二氧化碳以發(fā)生碳酸化反應(yīng)，析出碳酸氫鈉固體和含氯化銨的母液；經(jīng)過濾、洗滌后，將碳酸氫鈉煅燒得到產(chǎn)品純堿。濾液中含大量的氯化銨，與石灰乳混和，加熱產(chǎn)生的氨以及煅燒碳酸氫鈉時產(chǎn)生的二氧化碳都可循環(huán)使用。此法氯化鈉的利用率僅為7274左右，同時有大量的氯化鈣作為廢液排出，未加以利用。課外拓展 無水碳酸鈉，俗名純堿、蘇打。它是玻璃、造紙、肥皂、洗滌劑、紡織、制革等工業(yè)的重要原料，還常用作硬水的軟化劑，也用于制造鈉的化合物。它的工業(yè)制法主要有氨堿法和聯(lián)合制堿法兩種。氨堿法（又稱索爾維法） 它是比利時工程師蘇爾維（18381922）于1892年發(fā)明的純堿制法。他以食鹽（氯化鈉）、石灰石（經(jīng)煅燒生成生石灰和二氧化碳）、氨氣為原料來制取純堿。先使氨氣通入飽和食鹽水中而成氨鹽水，再通入二氧化碳生成溶解度較小的碳酸氫鈉沉淀和氯化銨溶液。其化學(xué)反應(yīng)原理是：NaClNH3H2OCO2NaHCO3NH4Cl 將經(jīng)過濾、洗滌得到的NaHCO3微小晶體，再加熱煅燒制得純堿產(chǎn)品。2NaHCO3Na2CO3H2OCO2放出的二氧化碳氣體可回收循環(huán)使用。含有氯化銨的濾液與石灰乳Ca(OH)2混合加熱，所放出的氨氣可回收循環(huán)使用。CaOH2OCa(OH)2，2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O其工業(yè)生產(chǎn)的簡單流程如圖所示。 氨堿法的優(yōu)點是：原料（食鹽和石灰石）便宜；產(chǎn)品純堿的純度高；副產(chǎn)品氨和二氧化碳都可以回收循環(huán)使用；制造步驟簡單，適合于大規(guī)模生產(chǎn)。但氨堿法也有許多缺點：首先是兩種原料的成分里都只利用了一半食鹽成分里的鈉離子（Na）和石灰石成分里的碳酸根離子（CO32）結(jié)合成了碳酸鈉，可是食鹽的另一成分氯離子（Cl）和石灰石的另一成分鈣離子（Ca2）卻結(jié)合成了沒有多大用途的氯化鈣（CaCl2），因此如何處理氯化鈣成為一個很大的負擔(dān)。氨堿法的最大缺點還在于原料食鹽的利用率只有7274，其余的食鹽都隨著氯化鈣溶液作為廢液被拋棄了，這是一個很大的損失。第一單元 走進化學(xué)工業(yè) 課題三 純堿的生產(chǎn)第2課時 教學(xué)目標 （3） 理解“侯氏制堿法”的原理。（4） 嘗試實驗?zāi)M，體驗化學(xué)實驗設(shè)計的過程。（5） 通過實驗流程的改進，體會復(fù)雜化學(xué)體系的系統(tǒng)分析方法。教學(xué)重點（1）“侯氏制堿法”原理的理解。（2）模擬實驗的設(shè)計和流程的改進。教學(xué)方法合作探究的教學(xué)模式課時安排2課時教學(xué)過程情景引入：天然堿和 學(xué)生討論：尋找獲 情景二：呈現(xiàn)“侯氏純堿的用途和獲取途徑。 取純堿的途徑。 制堿法”反應(yīng)方程式。 情景深化（學(xué)生討論）： 情景轉(zhuǎn)化： “侯氏制堿法”的反應(yīng)原理分析。 設(shè)計實驗?zāi)M“侯氏制堿法”。情景深化：學(xué)生討論 情景升華：流程的改進實驗方案。 侯氏制堿法的流程圖。 介紹侯德榜生平。教學(xué)說明: “侯氏制堿法”是侯德榜先生于1942年研究成功的制堿工藝，為世界制堿工業(yè)的發(fā)展起到了積極的影響，這其中蘊涵了自然科學(xué)的發(fā)現(xiàn)和研究方法，體現(xiàn)了化學(xué)研究的縝密之美，是人類智慧和科學(xué)精神的集中載體，對學(xué)生人文道德的提高與智力的發(fā)展有著重要的促進作用。本節(jié)課創(chuàng)設(shè)以化學(xué)史為背景的教學(xué)情境，一方面讓學(xué)生追蹤當年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的思路，通過模擬實驗的設(shè)計和流程的改進，體會科學(xué)研究的過程，了解復(fù)雜化學(xué)體系的系統(tǒng)分析方法，給學(xué)生今后創(chuàng)造性解決問題提供有用的思維模型。另一方面由于化學(xué)史以不可代替的獨特方式積累人類在了解世界、創(chuàng)造世界過程中所表現(xiàn)出的人類精神和科學(xué)態(tài)度。因此通過教學(xué)情景的創(chuàng)設(shè)，讓學(xué)生感悟這筆巨大的精神財富，必定為他們樹立不斷實踐創(chuàng)新的標范和動力。課外拓展 侯氏制堿法碳酸鈉用途非常廣泛。雖然人們曾先后從鹽堿地和鹽湖中獲得碳酸鈉，但仍不能滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要。1862年，比利時人索爾維（Ernest Solvay 18381922）發(fā)明了以食鹽、氨、二氧化碳為原料制取碳酸鈉的“索爾維制堿法”（又稱氨堿法）。此后，英、法、德、美等國相繼建立了大規(guī)模生產(chǎn)純堿的工廠，并組織了索爾維公會，對會員以外的國家實行技術(shù)封鎖。第一次世界大戰(zhàn)期間，歐亞交通梗塞。由于我國所需純堿都是從英國進口的，一時間，純堿非常缺乏，一些以純堿為原料的民族工業(yè)難以生存。1917年，愛國實業(yè)家范旭東在天津塘沽創(chuàng)辦了永利堿業(yè)公司,決心打破洋人的壟斷，生產(chǎn)出中國的純堿。他聘請正在美國留學(xué)的侯德榜先生出任總工程師。1920年，侯德榜先生毅然回國任職。他全身心地投入制堿工藝和設(shè)備的改進上，終于摸索出了索爾維法的各項生產(chǎn)技術(shù)。1924年8月,塘沽堿廠正式投產(chǎn)。1926年，中國生產(chǎn)的“紅三角”牌純堿在美國費城的萬國博覽會上獲得金質(zhì)獎?wù)?。產(chǎn)品不但暢銷國內(nèi)，而且遠銷日本和東南亞。針對索爾維法生產(chǎn)純堿時食鹽利用率低，制堿成本高，廢液、廢渣污染環(huán)境和難以處理等不足，侯德榜先生經(jīng)過上千次試驗，在1943年研究成功了聯(lián)合制堿法。這種方法把合成氨和純堿兩種產(chǎn)品聯(lián)合生產(chǎn)，提高了食鹽利用率，縮短了生產(chǎn)流程，減少了對環(huán)境的污染，降低了純堿的成本。聯(lián)合制堿法很快為世界所采用。由于侯德榜對制堿技術(shù)做出了重大貢獻，所以人們把他所發(fā)明的聯(lián)合制堿法稱做“侯氏制堿法”。他本人也榮獲“中國工程學(xué)會化工貢獻最大者獎”，并被聘為英國化學(xué)工業(yè)學(xué)會名譽會員，以及英國皇家學(xué)會和美國化學(xué)工程學(xué)會榮譽會員。侯德榜先生對英、法、德、美等國壟斷技術(shù)十分憤慨，將自己多年來研究制堿技術(shù)的心得寫成純堿制造一書，于1933年在美國出版，將保密達70年之久的索爾維法公諸于世，為中外學(xué)者所欽佩。該書被譽為首創(chuàng)的制堿名著，為祖國爭得了榮譽附：“索爾維法”和“侯氏制堿法”十九世紀六十年代，比利時人蘇爾維，發(fā)明用氨、二氧化碳和食鹽飽和液共同作用，制得碳酸氫鈉。經(jīng)分濾并煅燒分解，得到高純度的碳酸鈉，這就是有名的氨堿法，又稱為蘇爾維法。氨堿法產(chǎn)出的碳酸鈉的質(zhì)量，比天然堿和路布蘭法產(chǎn)的堿都好得多，因此，人們把它叫作“純堿”。蘇爾維法比過去的路布蘭法有明顯的優(yōu)點。但是，它對原料氯化鈉的利用率卻比較低（僅28%左右），氯化鈉中的氯完全沒有被利用，全變?yōu)閺U物氯化鈣無法處理，占用土地，污染環(huán)境。我國著名的化學(xué)家侯德榜，1938年發(fā)明了“聯(lián)合制堿法”，較好地解決了這個問題。它是聯(lián)合氨堿法與合成氨法，同時制造純堿和氯化氨的方法。它以食鹽和二氧化碳（合成氨工業(yè)的副產(chǎn)品）為原料，將氨與二氧化碳先后通人飽和的食鹽溶液中，生成碳酸氫鈉沉淀，經(jīng)過濾、煅燒等工序而得產(chǎn)品純堿。在濾液中，再通入氨，并加食鹽，將它所含的氯化氨析出，經(jīng)過濾、干燥，就得到氯化銨。采用這種方法，鹽的飽和溶液可循環(huán)使用。同氨堿法比較，它的優(yōu)點是能充分利用食鹽中的鈉和氯，避免產(chǎn)生大量的氯化鈣的廢液和廢渣，并可節(jié)省一些設(shè)備。