《氯堿工業(yè)》的教學設計

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1、《氯堿工業(yè)》的教學設計 1、教學目標： 1.1知識與能力： 1.1.1、了解氯堿工業(yè)反應原理，正確書寫電極反應式和電解的總化學方程式。 1.1.2、初步了解電解槽的簡單結構和食鹽水的精制。 1.1.3、常識性介紹以氯堿工業(yè)為基礎的化工生產。 1.2過程與方法： 1.2.1、通過實驗，培養(yǎng)學生的觀察能力、分析問題能力和利用還學原理解決實際問題的能力。 1.2.2、通過網上查詢資料重組和資源共享，培養(yǎng)學生的自學能力、歸納能力和創(chuàng)新意識。 1.3情感態(tài)度與價值觀目標： 通過氯堿工業(yè)的學習，培養(yǎng)學生確立理論聯(lián)系實際的科學方法，進一步樹立探究精神及合作意識，同時增強環(huán)保意識。

2、 2、教學重點、難點： 教學重點：氯堿工業(yè)反應原理 教學難點：氯堿工業(yè)反應原理 3、學情分析： 學生由于剛學習電解原理，對電解食鹽水的原理分析問題不大，此節(jié)內容與學生生活實際聯(lián)系較為密切（我校學生每年參觀化工廠，知道有氯堿工業(yè)，但不具體的了解），學生有較強的求知欲，為上好探究課打下較好的基礎，但正是由于學生對原理理解較為清晰，理論上認識較高，而對實際生產中遇到的問題缺乏足夠的認識和估計，會對實際生產中的問題的解決帶來一些影響，因此教學中需要做好足夠的問題鋪墊，啟發(fā)引導學生思考、解決問題，全面提高解決實際問題的能力。讓學生客觀的認識理論與實際的關系，為下一單元講硫酸工業(yè)作更高更好的

3、鋪墊。 4、教學方法 探究式 以學生為主體從分析電解食鹽水原理入手，讓學生討論上課的演示試驗裝置能否運用于工業(yè)化生產？為什么？如何解決演示試驗中出現(xiàn)的問題？步步深入，從而使學生理解目前氯堿工業(yè)的生產流程和發(fā)展方向。 5、課型： 新課 6、教學過程： 教師活動 學生活動 設計意圖 情景導入： 出示學生參觀氯堿工業(yè)化工廠的照片 前面我們學習了電解原理及其重要的應用——銅的電解精煉和電鍍銅，本節(jié)課我們將繼續(xù)學習電解原理在化學工業(yè)上引用的有一個重要的實例——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 通過學生看照片、討論回憶參觀時看到的和工

4、廠解說員所講的情況，激發(fā)學生探究的興趣 轉入課題： 教師板書：第二節(jié)氯堿工業(yè) 一、電解飽和食鹽水反應原理——工業(yè)制堿原理 與電源正負極相連的電極我們分別叫做陰陽兩極。 學生聆聽并復習鞏固所學知識 復習鞏固所學知識 質疑：在電解飽和是鹽水中，陰陽兩極周圍存在哪些離子？ 學生根據(jù)所學知識推測： 1、陽極周圍：Cl- 、OH- 陰極周圍：Na+、 H+ 促使學生進一步運用所學知識分析問題 請根據(jù)所學知識寫出陰陽兩極上所發(fā)生的反應 學生書寫：2、電極反應： 陰極： 2H+ +2e- =2H2 陽極： 2Cl- -2e- = Cl2 追問：你能據(jù)此寫出

5、其總反應嗎？引導：由于 H+是由水電離產生，所以2 H+ 改寫為兩個水分子，同理 2Cl- 則改寫為2NaCl 學生書寫3、電極總反應為： 2H2O+2NaCl =2NaOH+H2+Cl2 學習總方程式的分析與書寫方法 質疑： 1、NaOH在陽極區(qū)產生，還是陰極區(qū)產生？為什么？ 2、你可設計實驗證明此推論嗎？ 在陰極區(qū)，2H++2e =H2在此區(qū)留下OH-，與Na+結合成為NaOH 在飽和NaOH中加酚酞，陰極區(qū)變紅 激發(fā)學生思維向縱深發(fā)展 演示：電解飽和NaCl溶液 觀察并驗證剛才的設計 讓學生明確只有實驗方能驗證猜想的正確性 質疑： 3、

6、工業(yè)制堿為何用飽和食鹽水？不飽和可以嗎？會不會影響電解效果？ 電解飽和食鹽水和不飽和食鹽水的實質一樣，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。 提升學生思維的全面性、嚴密性 質疑: 4 、了解了飽和食鹽水的電解原理，清楚了用廉價的食鹽水可制得值錢的的NaOH、H2、Cl2、HCl 等化工產品，請利用此原理，當一回工程設計師，談談若將氯堿工業(yè)化生產，會遇到哪些問題？ 教師追問：那我們加個蓋子，再留個口收集可以嗎？ 學生討論： 學生1、產品中的H2、Cl2是敞口放置的，如何收集是難題？ 學生回

7、答2：絕對不行，因為H2、Cl2混合收集易爆炸，不安全。 學生3：氯氣與氫氧化鈉接觸也會使產品不純 培養(yǎng)學生合作的意識與能力，并由此進一步培養(yǎng)學生靈活運用知識能力，促進思維發(fā)展 繼續(xù)追問：那該怎么辦？ 在食鹽水中插個擋板，分別收集兩極的氣體 層層深入、步步緊逼的質疑促使學生思維不斷向縱深、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。 在副板上畫出學生的設計方案草圖并質疑，當中間插入擋板，無法形成閉合回路怎么辦？ 學生4、將擋板提起少許 質疑： 5、這樣單位時間通過的帶電微粒數(shù)減少，電解速率減慢，會極大的影響工業(yè)化生產的單位時間內產量，即影響經濟效益，且C

8、l2、 H2 分子還會互混，因為分子運動時絕對的。那我們能不能設計一個理想的特殊的擋板，這塊擋板應該有何要求？ 設計一種只可通過離子的檔板 總結： 若OH-進入陽極區(qū)，則Cl2與OH-要反應，所以這種膜最好只讓什么樣的離子通過？ 這種膜就是目前國際上治堿工業(yè)最常用的膜陽離子交換膜！ 學生回答： 陽離子 學生聆聽體會 課堂練習 練習隨著電解的進行，請分析一下陰陽極區(qū)溶液濃度的變化。 陽極區(qū)：隨著電離的進行，生成Cl2增多，故NaCl 的濃度降低。 陰極區(qū)：隨著電離的進行，生成H2增多，水量減少，氫氧化鈉濃度增大。 既

9、了解了學生掌握知識的情況，又為下一個問題的產生作了鋪墊 質疑6、 由于隨著電解的進行，溶液的濃度發(fā)生了改變，作為工業(yè)連續(xù)化生產，其濃度變化大，對生產不利，其二，由于工廠要連續(xù)生產，產品要不斷分離，就上述裝置又需要哪些改進？ 引導：因為陰極區(qū)水的量少，所以要不斷補水，并分離出NaOH，其二，陰極區(qū)由于NaCl的濃度減少，所以需不斷補充飽和食鹽水。 邊講邊板書： 學生聆聽、理解。 幫助學生理解工業(yè)電解食鹽水過程中連續(xù)補水、補飽和食鹽水的原因。 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． 學生聆聽、理解。 通過講解讓學生對氯堿工業(yè)流程進一步明確了解。 過渡： 下面我們一起了解一下化工廠中氯堿工業(yè)的生產，由于使用了陽離子交換膜，所以工業(yè)生產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)化生產的過程，在實際生產中，又是如何呢？請大家打開書P57 ，閱讀教材。 閱讀教材

11、 培養(yǎng)學生學會提取信息的能力，思考解決問題的方法。 邊講邊板書： 陽極：鈦網 1、設備: 電極 陰極：碳鋼網 陽離子交換膜 學生記憶并領會 質疑：為何電極材料用的是網狀的？ 學生回答：節(jié)約成本，同質量的材料，稱網狀接觸面積大，反應速率快 邊歸納邊板書 膜的特點：只容許陽離子通過不允許陰離子、氣體分子通過 優(yōu)點：1、防止H2、Cl2混合爆炸 2、防止Cl2和NaOH反應 學生思考并感悟 通過知識的歸納與總結進一步理解離子膜的特點 教師板書：2、 生產流程 指導學生閱讀教材 培養(yǎng)學

12、生主動獲取信息的能力 講述：離子交換膜制堿時，技術較高，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，損害設備。因此我們要對食鹽進行精煉。 學生聆聽并思考 理解食鹽精制的原因 板書：3、精制食鹽水 引導分析： 粗鹽中含： Ca2+ Mg2+ Fe3+ SO42- + + + + CO3 2- OH- OH- Ba2+ Na2CO3 NaOH BaCl2 強調：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- 強調： 此前的整個過程可以叫粗鹽的提純，只要得到了純度較高的食鹽，由于絕對不溶的物質由于并不存在，所以此時的NaCl溶液中必存在極少數(shù)的Ca2+、Mg2+ 等雜質離子，一旦有這些離子哪怕只是極微量，由于工業(yè)上連續(xù)的、大批量的生產必使溶液中這些離子產

14、生沉淀，從而損壞設備，影響整個生產，故我們在氯堿工業(yè)生產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，以達到精練試驗的目的。 板書6、陽離子交換樹脂 投影： 學生聆聽、思考并記錄 學生對照投影進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： 多個電解槽串聯(lián)或并聯(lián)就形成了氯堿生產工藝，該項技

15、術占地面積小，可連續(xù)生產、生產能力大，產品質量高，能耗低，污染小，是目前氯堿工業(yè)發(fā)展的方向。 學生聆聽 讓學生了解真正工業(yè)化生產還面臨一些實際問題及氯堿工業(yè)的發(fā)展方向。 7、課后反思： 本節(jié)內容大綱雖然對氯堿工業(yè)生產只要求是了解層次，強調學生對電解食鹽水原理達到理解、運用層次，可實際上出于對電解原理的學習學生已經能很好的分析食鹽水電解原理，而將這一原理如何運用到實際生產中，學生有太多的疑問，更有如何將理論問題工業(yè)化、生產化的深沉思索，在理論上可信的、可行的要解決哪些問題才能實現(xiàn)工業(yè)化生產？如今的化學對學生不再只是滿足知道原理就夠了，學生感興趣的事是如何將所學知識運用到實際中，研究學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)學生思考實際生產中可能遇到的問題以及如何解決，使學生明確工業(yè)化生產面臨許多問題，問后面將硫酸工業(yè)作更好的鋪墊，學生在本節(jié)課通過陽離子交換膜認識了新材料給工業(yè)、生活帶來的變化，較好的激發(fā)了學生的學習興趣。由于設計合理，整節(jié)課充滿了探究的氛圍，學生主動參與教學積極性高，對氯堿工業(yè)生產過程不斷補充精制食鹽水、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識，取得較好的效果。