2019-2020年高中化學(xué)《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(xué)《純堿的生產(chǎn)》教案7 新人教版選修2 教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)與技能 1. 了解純堿的生產(chǎn)及發(fā)展過程。 2. 了解體驗(yàn)天然堿的生產(chǎn)與化工生產(chǎn)之間的聯(lián)系及體驗(yàn)技術(shù)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(xué)會(huì)運(yùn)用觀察、實(shí)驗(yàn)、查閱資料等多種手段獲取信息,并運(yùn)用比較、分類、歸納、概括等方法對(duì)知識(shí)進(jìn)行加工分析,逐步培養(yǎng)獨(dú)立思考的能力和提高自主學(xué)習(xí)化學(xué)的能力。 情感態(tài)度與價(jià)值觀 在討論與交流中培養(yǎng)與別人合作的能力,培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神,并且注意加強(qiáng)化學(xué)與生活的聯(lián)系,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣,從而提高學(xué)化學(xué)、愛化學(xué)的自覺性。 教學(xué)重點(diǎn) 氨堿法的生產(chǎn)原理 教學(xué)難點(diǎn) 復(fù)雜鹽溶液體系中固體物質(zhì)的析出結(jié)晶即離子反應(yīng)的實(shí)質(zhì) 教學(xué)工具 多媒體課件 黑板 教學(xué)方法 講授法 討論法 分析法 總結(jié)法 教學(xué)設(shè)計(jì) 【引課】 這一節(jié)課,我們一起來討論“純堿的生產(chǎn)”的相關(guān)問題。 【板書】 課題3 純堿的生產(chǎn) 純堿的化學(xué)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(dāng)冬季來臨時(shí),堿湖中所含的碳酸鈉結(jié)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(yùn)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(jié)晶析出主要受到哪些因素的影響? 改變溫度、結(jié)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(jié)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(xué)成分,請(qǐng)你設(shè)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(shí)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(shí)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(yīng)生成碳酸鈉和硫化鈣 1000℃ Na2SO4+2C=========Na2S+2CO2↑ 1000℃ Na2S+CaCO3=========Na2CO3+CaS 從反應(yīng)原理上,同學(xué)們分析一下這個(gè)方法有哪些缺點(diǎn)? 原料利用不充分、成本較高、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重等 【過渡】正是因?yàn)槿绱?,促使人們研究新的制堿方法,知道19世紀(jì)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(shí)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(jìn)行這樣一個(gè)探究: 【科學(xué)探究】 1、 向AgNO3溶液中滴加KCl溶液會(huì)有什么現(xiàn)象? 會(huì)有白色沉淀生成。 白色沉淀是什么?(氯化銀) 溶液中應(yīng)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?yàn)槁然y的溶解度很?。? 這個(gè)反應(yīng)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(gè)問題。 2、20℃時(shí),把碳酸氫銨、氯化鈉和水配制成一混合溶液,當(dāng)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?。浚ㄌ妓釟溻c) 很好!這個(gè)反應(yīng)的化學(xué)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(gè)反應(yīng),大家談一下你對(duì)物質(zhì)的溶解性和離子反應(yīng)的實(shí)質(zhì)的認(rèn)識(shí)? 物質(zhì)溶和不溶是相對(duì)的,離子反應(yīng)的實(shí)質(zhì)就是向著離子濃度減小的方向進(jìn)行。 △ 【過渡】根據(jù)這個(gè)反應(yīng),我們?cè)撛趺吹玫郊儔A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(gè)方程式疊加得到的方程式是怎樣的? NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl 反應(yīng)原理的方程式分布寫和寫總反應(yīng)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(diǎn): 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(diǎn): 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(gè)問題被我國化學(xué)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(rèn)識(shí)一下我們的國寶級(jí)任務(wù)。 個(gè)人簡歷: 1890年 出生 1911年 考入清華留美預(yù)備學(xué)校,后以10門功課 1000分的優(yōu)異成績被保送到美國留學(xué) 1916年 獲美國麻省理工學(xué)院學(xué)士學(xué)位 1919年 獲美國哥倫比亞大學(xué)碩士學(xué)位 1921年 獲博士學(xué)位 【過渡】現(xiàn)在讓我們一起來認(rèn)識(shí)這個(gè)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(shí),氨堿法一直被西方的一些國家所控制,當(dāng)時(shí)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(shí)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(shí)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(yīng)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(jié)一下,聯(lián)合制堿法有哪些優(yōu)點(diǎn)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(jié)一下聯(lián)合制堿法與氨堿法有哪些異同? 相同點(diǎn):原理相同 不同點(diǎn):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(shí)產(chǎn)物應(yīng)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(huì)存在較多的一水合氨,再通入二氧化碳時(shí),二氧化碳和一水合氨反應(yīng),通入的二氧化碳過量就會(huì)生成碳酸氫銨,也就是說,此時(shí)二氧化碳溶解的多少不是受溶解度限制,而是受反應(yīng)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(xué)技術(shù)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(shù)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(xué)習(xí)化學(xué)的,侯德榜是化學(xué)工程學(xué)博士。根據(jù)三個(gè)人所處的年代及學(xué)習(xí)經(jīng)歷,你對(duì)技術(shù)與科學(xué)的關(guān)系有哪些新的認(rèn)識(shí)? 課下大家查閱資料,下節(jié)課之前我們來討論。 【總結(jié)】綜合這節(jié)課的學(xué)習(xí),你認(rèn)為你學(xué)到哪些內(nèi)容?重點(diǎn)是什么?難點(diǎn)是什么? 【習(xí)題】 1.下列屬于侯氏制堿法的優(yōu)點(diǎn)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(dá)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?yàn)樵谌芤褐校?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(yàn)純堿的質(zhì)量(可能含有少量小蘇打),取少量樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn),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- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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