2019-2020年高中化学 课题三 纯碱的生产教 案新人教版选修2.doc

2019-2020年高中化学 课题三 纯碱的生产教 案新人教版选修2教学目标 （1） 理解“氨碱”的原理。（2） 尝试实验模拟，体验化学实验设计的过程。教学重点（1）“氨碱法”原理的理解。（2）模拟实验的设计和流程的改进。课时安排2课时教学过程课堂小结：氨碱法制碱法概述又称索尔维法。是比利时工业化学家索尔维（Ernest Solvay）首先发明的纯碱工业制法。以食盐、石灰石（经煅烧生成生石灰和二氧化碳）和氨为原料。先使氨通入饱和食盐水中制成氨盐水，再通入二氧化碳以发生碳酸化反应，析出碳酸氢钠固体和含氯化铵的母液；经过滤、洗涤后，将碳酸氢钠煅烧得到产品纯碱。滤液中含大量的氯化铵，与石灰乳混和，加热产生的氨以及煅烧碳酸氢钠时产生的二氧化碳都可循环使用。此法氯化钠的利用率仅为7274左右，同时有大量的氯化钙作为废液排出，未加以利用。课外拓展 无水碳酸钠，俗名纯碱、苏打。它是玻璃、造纸、肥皂、洗涤剂、纺织、制革等工业的重要原料，还常用作硬水的软化剂，也用于制造钠的化合物。它的工业制法主要有氨碱法和联合制碱法两种。氨碱法（又称索尔维法） 它是比利时工程师苏尔维（18381922）于1892年发明的纯碱制法。他以食盐（氯化钠）、石灰石（经煅烧生成生石灰和二氧化碳）、氨气为原料来制取纯碱。先使氨气通入饱和食盐水中而成氨盐水，再通入二氧化碳生成溶解度较小的碳酸氢钠沉淀和氯化铵溶液。其化学反应原理是：NaClNH3H2OCO2NaHCO3NH4Cl 将经过滤、洗涤得到的NaHCO3微小晶体，再加热煅烧制得纯碱产品。2NaHCO3Na2CO3H2OCO2放出的二氧化碳气体可回收循环使用。含有氯化铵的滤液与石灰乳Ca(OH)2混合加热，所放出的氨气可回收循环使用。CaOH2OCa(OH)2，2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O其工业生产的简单流程如图所示。 氨碱法的优点是：原料（食盐和石灰石）便宜；产品纯碱的纯度高；副产品氨和二氧化碳都可以回收循环使用；制造步骤简单，适合于大规模生产。但氨碱法也有许多缺点：首先是两种原料的成分里都只利用了一半食盐成分里的钠离子（Na）和石灰石成分里的碳酸根离子（CO32）结合成了碳酸钠，可是食盐的另一成分氯离子（Cl）和石灰石的另一成分钙离子（Ca2）却结合成了没有多大用途的氯化钙（CaCl2），因此如何处理氯化钙成为一个很大的负担。氨碱法的最大缺点还在于原料食盐的利用率只有7274，其余的食盐都随着氯化钙溶液作为废液被抛弃了，这是一个很大的损失。第一单元 走进化学工业 课题三 纯碱的生产第2课时 教学目标 （3） 理解“侯氏制碱法”的原理。（4） 尝试实验模拟，体验化学实验设计的过程。（5） 通过实验流程的改进，体会复杂化学体系的系统分析方法。教学重点（1）“侯氏制碱法”原理的理解。（2）模拟实验的设计和流程的改进。教学方法合作探究的教学模式课时安排2课时教学过程情景引入：天然碱和 学生讨论：寻找获 情景二：呈现“侯氏纯碱的用途和获取途径。 取纯碱的途径。 制碱法”反应方程式。 情景深化（学生讨论）： 情景转化： “侯氏制碱法”的反应原理分析。 设计实验模拟“侯氏制碱法”。情景深化：学生讨论 情景升华：流程的改进实验方案。 侯氏制碱法的流程图。 介绍侯德榜生平。教学说明: “侯氏制碱法”是侯德榜先生于1942年研究成功的制碱工艺，为世界制碱工业的发展起到了积极的影响，这其中蕴涵了自然科学的发现和研究方法，体现了化学研究的缜密之美，是人类智慧和科学精神的集中载体，对学生人文道德的提高与智力的发展有着重要的促进作用。本节课创设以化学史为背景的教学情境，一方面让学生追踪当年科学家发现的思路，通过模拟实验的设计和流程的改进，体会科学研究的过程，了解复杂化学体系的系统分析方法，给学生今后创造性解决问题提供有用的思维模型。另一方面由于化学史以不可代替的独特方式积累人类在了解世界、创造世界过程中所表现出的人类精神和科学态度。因此通过教学情景的创设，让学生感悟这笔巨大的精神财富，必定为他们树立不断实践创新的标范和动力。课外拓展 侯氏制碱法碳酸钠用途非常广泛。虽然人们曾先后从盐碱地和盐湖中获得碳酸钠，但仍不能满足工业生产的需要。1862年，比利时人索尔维（Ernest Solvay 18381922）发明了以食盐、氨、二氧化碳为原料制取碳酸钠的“索尔维制碱法”（又称氨碱法）。此后，英、法、德、美等国相继建立了大规模生产纯碱的工厂，并组织了索尔维公会，对会员以外的国家实行技术封锁。第一次世界大战期间，欧亚交通梗塞。由于我国所需纯碱都是从英国进口的，一时间，纯碱非常缺乏，一些以纯碱为原料的民族工业难以生存。1917年，爱国实业家范旭东在天津塘沽创办了永利碱业公司,决心打破洋人的垄断，生产出中国的纯碱。他聘请正在美国留学的侯德榜先生出任总工程师。1920年，侯德榜先生毅然回国任职。他全身心地投入制碱工艺和设备的改进上，终于摸索出了索尔维法的各项生产技术。1924年8月,塘沽碱厂正式投产。1926年，中国生产的“红三角”牌纯碱在美国费城的万国博览会上获得金质奖章。产品不但畅销国内，而且远销日本和东南亚。针对索尔维法生产纯碱时食盐利用率低，制碱成本高，废液、废渣污染环境和难以处理等不足，侯德榜先生经过上千次试验，在1943年研究成功了联合制碱法。这种方法把合成氨和纯碱两种产品联合生产，提高了食盐利用率，缩短了生产流程，减少了对环境的污染，降低了纯碱的成本。联合制碱法很快为世界所采用。由于侯德榜对制碱技术做出了重大贡献，所以人们把他所发明的联合制碱法称做“侯氏制碱法”。他本人也荣获“中国工程学会化工贡献最大者奖”，并被聘为英国化学工业学会名誉会员，以及英国皇家学会和美国化学工程学会荣誉会员。侯德榜先生对英、法、德、美等国垄断技术十分愤慨，将自己多年来研究制碱技术的心得写成纯碱制造一书，于1933年在美国出版，将保密达70年之久的索尔维法公诸于世，为中外学者所钦佩。该书被誉为首创的制碱名著，为祖国争得了荣誉附：“索尔维法”和“侯氏制碱法”十九世纪六十年代，比利时人苏尔维，发明用氨、二氧化碳和食盐饱和液共同作用，制得碳酸氢钠。经分滤并煅烧分解，得到高纯度的碳酸钠，这就是有名的氨碱法，又称为苏尔维法。氨碱法产出的碳酸钠的质量，比天然碱和路布兰法产的碱都好得多，因此，人们把它叫作“纯碱”。苏尔维法比过去的路布兰法有明显的优点。但是，它对原料氯化钠的利用率却比较低（仅28%左右），氯化钠中的氯完全没有被利用，全变为废物氯化钙无法处理，占用土地，污染环境。我国著名的化学家侯德榜，1938年发明了“联合制碱法”，较好地解决了这个问题。它是联合氨碱法与合成氨法，同时制造纯碱和氯化氨的方法。它以食盐和二氧化碳（合成氨工业的副产品）为原料，将氨与二氧化碳先后通人饱和的食盐溶液中，生成碳酸氢钠沉淀，经过滤、煅烧等工序而得产品纯碱。在滤液中，再通入氨，并加食盐，将它所含的氯化氨析出，经过滤、干燥，就得到氯化铵。采用这种方法，盐的饱和溶液可循环使用。同氨碱法比较，它的优点是能充分利用食盐中的钠和氯，避免产生大量的氯化钙的废液和废渣，并可节省一些设备。