《氯堿工業(yè)》的教學(xué)設(shè)計(jì)

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1、《氯堿工業(yè)》的教學(xué)設(shè)計(jì) 1、教學(xué)目標(biāo)： 1.1知識(shí)與能力： 1.1.1、了解氯堿工業(yè)反應(yīng)原理，正確書寫電極反應(yīng)式和電解的總化學(xué)方程式。 1.1.2、初步了解電解槽的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)和食鹽水的精制。 1.1.3、常識(shí)性介紹以氯堿工業(yè)為基礎(chǔ)的化工生產(chǎn)。 1.2過程與方法： 1.2.1、通過實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、分析問題能力和利用還學(xué)原理解決實(shí)際問題的能力。 1.2.2、通過網(wǎng)上查詢資料重組和資源共享，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、歸納能力和創(chuàng)新意識(shí)。 1.3情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)： 通過氯堿工業(yè)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生確立理論聯(lián)系實(shí)際的科學(xué)方法，進(jìn)一步樹立探究精神及合作意識(shí)，同時(shí)增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)。

2、 2、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)： 教學(xué)重點(diǎn)：氯堿工業(yè)反應(yīng)原理 教學(xué)難點(diǎn)：氯堿工業(yè)反應(yīng)原理 3、學(xué)情分析： 學(xué)生由于剛學(xué)習(xí)電解原理，對(duì)電解食鹽水的原理分析問題不大，此節(jié)內(nèi)容與學(xué)生生活實(shí)際聯(lián)系較為密切（我校學(xué)生每年參觀化工廠，知道有氯堿工業(yè)，但不具體的了解），學(xué)生有較強(qiáng)的求知欲，為上好探究課打下較好的基礎(chǔ)，但正是由于學(xué)生對(duì)原理理解較為清晰，理論上認(rèn)識(shí)較高，而對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中遇到的問題缺乏足夠的認(rèn)識(shí)和估計(jì)，會(huì)對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中的問題的解決帶來一些影響，因此教學(xué)中需要做好足夠的問題鋪墊，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生思考、解決問題，全面提高解決實(shí)際問題的能力。讓學(xué)生客觀的認(rèn)識(shí)理論與實(shí)際的關(guān)系，為下一單元講硫酸工業(yè)作更高更好的

3、鋪墊。 4、教學(xué)方法 探究式 以學(xué)生為主體從分析電解食鹽水原理入手，讓學(xué)生討論上課的演示試驗(yàn)裝置能否運(yùn)用于工業(yè)化生產(chǎn)？為什么？如何解決演示試驗(yàn)中出現(xiàn)的問題？步步深入，從而使學(xué)生理解目前氯堿工業(yè)的生產(chǎn)流程和發(fā)展方向。 5、課型： 新課 6、教學(xué)過程： 教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖 情景導(dǎo)入： 出示學(xué)生參觀氯堿工業(yè)化工廠的照片 前面我們學(xué)習(xí)了電解原理及其重要的應(yīng)用——銅的電解精煉和電鍍銅，本節(jié)課我們將繼續(xù)學(xué)習(xí)電解原理在化學(xué)工業(yè)上引用的有一個(gè)重要的實(shí)例——電解飽和食鹽水制氯氣和燒堿——即氯堿工業(yè)。 看照片、討論回憶 通過學(xué)生看照片、討論回憶參觀時(shí)看到的和工

4、廠解說員所講的情況，激發(fā)學(xué)生探究的興趣 轉(zhuǎn)入課題： 教師板書：第二節(jié)氯堿工業(yè) 一、電解飽和食鹽水反應(yīng)原理——工業(yè)制堿原理 與電源正負(fù)極相連的電極我們分別叫做陰陽兩極。 學(xué)生聆聽并復(fù)習(xí)鞏固所學(xué)知識(shí) 復(fù)習(xí)鞏固所學(xué)知識(shí) 質(zhì)疑：在電解飽和是鹽水中，陰陽兩極周圍存在哪些離子？ 學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)推測(cè)： 1、陽極周圍：Cl- 、OH- 陰極周圍：Na+、 H+ 促使學(xué)生進(jìn)一步運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題 請(qǐng)根據(jù)所學(xué)知識(shí)寫出陰陽兩極上所發(fā)生的反應(yīng) 學(xué)生書寫：2、電極反應(yīng)： 陰極： 2H+ +2e- =2H2 陽極： 2Cl- -2e- = Cl2 追問：你能據(jù)此寫出

5、其總反應(yīng)嗎？引導(dǎo)：由于 H+是由水電離產(chǎn)生，所以2 H+ 改寫為兩個(gè)水分子，同理 2Cl- 則改寫為2NaCl 學(xué)生書寫3、電極總反應(yīng)為： 2H2O+2NaCl =2NaOH+H2+Cl2 學(xué)習(xí)總方程式的分析與書寫方法 質(zhì)疑： 1、NaOH在陽極區(qū)產(chǎn)生，還是陰極區(qū)產(chǎn)生？為什么？ 2、你可設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明此推論嗎？ 在陰極區(qū)，2H++2e =H2在此區(qū)留下OH-，與Na+結(jié)合成為NaOH 在飽和NaOH中加酚酞，陰極區(qū)變紅 激發(fā)學(xué)生思維向縱深發(fā)展 演示：電解飽和NaCl溶液 觀察并驗(yàn)證剛才的設(shè)計(jì) 讓學(xué)生明確只有實(shí)驗(yàn)方能驗(yàn)證猜想的正確性 質(zhì)疑： 3、

6、工業(yè)制堿為何用飽和食鹽水？不飽和可以嗎？會(huì)不會(huì)影響電解效果？ 電解飽和食鹽水和不飽和食鹽水的實(shí)質(zhì)一樣，但飽和食鹽水溶液中離子濃度大，電解速率加快，并且飽和的食鹽水可抑制氯氣的溶解。 提升學(xué)生思維的全面性、嚴(yán)密性 質(zhì)疑: 4 、了解了飽和食鹽水的電解原理，清楚了用廉價(jià)的食鹽水可制得值錢的的NaOH、H2、Cl2、HCl 等化工產(chǎn)品，請(qǐng)利用此原理，當(dāng)一回工程設(shè)計(jì)師，談?wù)勅魧⒙葔A工業(yè)化生產(chǎn)，會(huì)遇到哪些問題？ 教師追問：那我們加個(gè)蓋子，再留個(gè)口收集可以嗎？ 學(xué)生討論： 學(xué)生1、產(chǎn)品中的H2、Cl2是敞口放置的，如何收集是難題？ 學(xué)生回

7、答2：絕對(duì)不行，因?yàn)镠2、Cl2混合收集易爆炸，不安全。 學(xué)生3：氯氣與氫氧化鈉接觸也會(huì)使產(chǎn)品不純 培養(yǎng)學(xué)生合作的意識(shí)與能力，并由此進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)能力，促進(jìn)思維發(fā)展 繼續(xù)追問：那該怎么辦？ 在食鹽水中插個(gè)擋板，分別收集兩極的氣體 層層深入、步步緊逼的質(zhì)疑促使學(xué)生思維不斷向縱深、全面發(fā)展，從而理解氣體不斷分離的原因和離子膜的作用。 在副板上畫出學(xué)生的設(shè)計(jì)方案草圖并質(zhì)疑，當(dāng)中間插入擋板，無法形成閉合回路怎么辦？ 學(xué)生4、將擋板提起少許 質(zhì)疑： 5、這樣單位時(shí)間通過的帶電微粒數(shù)減少，電解速率減慢，會(huì)極大的影響工業(yè)化生產(chǎn)的單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)量，即影響經(jīng)濟(jì)效益，且C

8、l2、 H2 分子還會(huì)互混，因?yàn)榉肿舆\(yùn)動(dòng)時(shí)絕對(duì)的。那我們能不能設(shè)計(jì)一個(gè)理想的特殊的擋板，這塊擋板應(yīng)該有何要求？ 設(shè)計(jì)一種只可通過離子的檔板 總結(jié)： 若OH-進(jìn)入陽極區(qū)，則Cl2與OH-要反應(yīng)，所以這種膜最好只讓什么樣的離子通過？ 這種膜就是目前國(guó)際上治堿工業(yè)最常用的膜陽離子交換膜！ 學(xué)生回答： 陽離子 學(xué)生聆聽體會(huì) 課堂練習(xí) 練習(xí)隨著電解的進(jìn)行，請(qǐng)分析一下陰陽極區(qū)溶液濃度的變化。 陽極區(qū)：隨著電離的進(jìn)行，生成Cl2增多，故NaCl 的濃度降低。 陰極區(qū)：隨著電離的進(jìn)行，生成H2增多，水量減少，氫氧化鈉濃度增大。 既

9、了解了學(xué)生掌握知識(shí)的情況，又為下一個(gè)問題的產(chǎn)生作了鋪墊 質(zhì)疑6、 由于隨著電解的進(jìn)行，溶液的濃度發(fā)生了改變，作為工業(yè)連續(xù)化生產(chǎn)，其濃度變化大，對(duì)生產(chǎn)不利，其二，由于工廠要連續(xù)生產(chǎn)，產(chǎn)品要不斷分離，就上述裝置又需要哪些改進(jìn)？ 引導(dǎo)：因?yàn)殛帢O區(qū)水的量少，所以要不斷補(bǔ)水，并分離出NaOH，其二，陰極區(qū)由于NaCl的濃度減少，所以需不斷補(bǔ)充飽和食鹽水。 邊講邊板書： 學(xué)生聆聽、理解。 幫助學(xué)生理解工業(yè)電解食鹽水過程中連續(xù)補(bǔ)水、補(bǔ)飽和食鹽水的原因。 講解： 在電解過程中，陽極室減少，陰極室減少而增多，從陽極室穿過陽離子交換膜進(jìn)入陰極室，使溶

10、液中的電荷得以平衡． 工業(yè)上通過電解飽和食鹽水而獲得氯氣、氫氣和氫氧化鈉溶液．再通過蒸發(fā)氫氧化鈉溶液而獲得固體氫氧化鈉． 學(xué)生聆聽、理解。 通過講解讓學(xué)生對(duì)氯堿工業(yè)流程進(jìn)一步明確了解。 過渡： 下面我們一起了解一下化工廠中氯堿工業(yè)的生產(chǎn)，由于使用了陽離子交換膜，所以工業(yè)生產(chǎn)叫離子交換膜制堿工業(yè)。 板書： 二、陽離子交換膜制堿 過渡： 剛才我們從理論上分析了工業(yè)化生產(chǎn)的過程，在實(shí)際生產(chǎn)中，又是如何呢？請(qǐng)大家打開書P57 ，閱讀教材。 閱讀教材

11、 培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)提取信息的能力，思考解決問題的方法。 邊講邊板書： 陽極：鈦網(wǎng) 1、設(shè)備: 電極 陰極：碳鋼網(wǎng) 陽離子交換膜 學(xué)生記憶并領(lǐng)會(huì) 質(zhì)疑：為何電極材料用的是網(wǎng)狀的？ 學(xué)生回答：節(jié)約成本，同質(zhì)量的材料，稱網(wǎng)狀接觸面積大，反應(yīng)速率快 邊歸納邊板書 膜的特點(diǎn)：只容許陽離子通過不允許陰離子、氣體分子通過 優(yōu)點(diǎn)：1、防止H2、Cl2混合爆炸 2、防止Cl2和NaOH反應(yīng) 學(xué)生思考并感悟 通過知識(shí)的歸納與總結(jié)進(jìn)一步理解離子膜的特點(diǎn) 教師板書：2、 生產(chǎn)流程 指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材 培養(yǎng)學(xué)

12、生主動(dòng)獲取信息的能力 講述：離子交換膜制堿時(shí)，技術(shù)較高，若NaOH溶液中含有Mg2+、Ca2+等易生成Ca(OH)2　、Mg(OH)2　沉淀，堵塞交換膜，損害設(shè)備。因此我們要對(duì)食鹽進(jìn)行精煉。 學(xué)生聆聽并思考 理解食鹽精制的原因 板書：3、精制食鹽水 引導(dǎo)分析： 粗鹽中含： Ca2+ Mg2+ Fe3+ SO42- + + + + CO3 2- OH- OH- Ba2+ Na2CO3 NaOH BaCl2 強(qiáng)調(diào)：加入Na

13、2CO3 必在BaCl2 之后 邊講邊板書： 精制食鹽步驟： 1、加過量BaCl2，除去SO42-,但卻引入了Ba2+ 2、加過量Na2CO3 除去Ca2+ 、Fe3+ 、Ba2+ 部分的 Mg2+，但引入了CO3 2- 3、加過量NaOH 除去Mg2+、Fe3+ 4、過濾：除Ca2+ 、Mg2+ 、Fe3+ 、SO42- 強(qiáng)調(diào)： 此前的整個(gè)過程可以叫粗鹽的提純，只要得到了純度較高的食鹽，由于絕對(duì)不溶的物質(zhì)由于并不存在，所以此時(shí)的NaCl溶液中必存在極少數(shù)的Ca2+、Mg2+ 等雜質(zhì)離子，一旦有這些離子哪怕只是極微量，由于工業(yè)上連續(xù)的、大批量的生產(chǎn)必使溶液中這些離子產(chǎn)

14、生沉淀，從而損壞設(shè)備，影響整個(gè)生產(chǎn)，故我們?cè)诼葔A工業(yè)生產(chǎn)中把食鹽叫精煉而非提純。作為溶液中極少量的Ca2+、Mg2+主要是用陽離子交換樹脂來交換，以達(dá)到精練試驗(yàn)的目的。 板書6、陽離子交換樹脂 投影： 學(xué)生聆聽、思考并記錄 學(xué)生對(duì)照投影進(jìn)一步理解除雜的順序 理解并掌握食鹽精制的方法、步驟，尤其是添加除雜試劑的順序。 講述： 多個(gè)電解槽串聯(lián)或并聯(lián)就形成了氯堿生產(chǎn)工藝，該項(xiàng)技

15、術(shù)占地面積小，可連續(xù)生產(chǎn)、生產(chǎn)能力大，產(chǎn)品質(zhì)量高，能耗低，污染小，是目前氯堿工業(yè)發(fā)展的方向。 學(xué)生聆聽 讓學(xué)生了解真正工業(yè)化生產(chǎn)還面臨一些實(shí)際問題及氯堿工業(yè)的發(fā)展方向。 7、課后反思： 本節(jié)內(nèi)容大綱雖然對(duì)氯堿工業(yè)生產(chǎn)只要求是了解層次，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)電解食鹽水原理達(dá)到理解、運(yùn)用層次，可實(shí)際上出于對(duì)電解原理的學(xué)習(xí)學(xué)生已經(jīng)能很好的分析食鹽水電解原理，而將這一原理如何運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)中，學(xué)生有太多的疑問，更有如何將理論問題工業(yè)化、生產(chǎn)化的深沉思索，在理論上可信的、可行的要解決哪些問題才能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)？如今的化學(xué)對(duì)學(xué)生不再只是滿足知道原理就夠了，學(xué)生感興趣的事是如何將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中，研究學(xué)生的需要才能更好地發(fā)揮課堂效益。 本節(jié)課圍繞原理展開，激發(fā)學(xué)生思考實(shí)際生產(chǎn)中可能遇到的問題以及如何解決，使學(xué)生明確工業(yè)化生產(chǎn)面臨許多問題，問后面將硫酸工業(yè)作更好的鋪墊，學(xué)生在本節(jié)課通過陽離子交換膜認(rèn)識(shí)了新材料給工業(yè)、生活帶來的變化，較好的激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。由于設(shè)計(jì)合理，整節(jié)課充滿了探究的氛圍，學(xué)生主動(dòng)參與教學(xué)積極性高，對(duì)氯堿工業(yè)生產(chǎn)過程不斷補(bǔ)充精制食鹽水、含有少量氫氧化鈉的水、食鹽精制的原因及辦法有了更深的認(rèn)識(shí)，取得較好的效果。