课题3　纯碱的生产优质教案设计

基于核心素养培养的高三化学主题式复习的教学探索

——以“纯碱的生产”为例

一、教学目标

1、教学目标

（1）知识与技能：

知道氨碱法和联合制碱法的原料、操作步骤，优缺点；了解化工生产的基本原理

（2）过程与方法：

通过碳酸钠的生产，进一步领悟化工生产的整体思想

（3）情感态度与价值观

感受从实验室到工业生产的过程的复杂性;领略历史上伟大的化学家探索真理的求知精神，培养为国家做贡献的社会责任感。

2、教学重点和难点

重点：索尔维法（氨碱法）与候氏制碱（联碱法）

难点：侯氏制碱法如何提高NaCl的利用率和解决废物CaCL2难题

二、设计思路

知识线

能力线

天然碱法

破冰取碱的化学知识

尝试联系常见物分离的方法

路布兰法

工业生产三原则

识别判断工业路线中的不足

索尔维法

原料选择与循环利用

分析探究工业路线中的循环

候氏制碱

循环利用再完善和联合生产

理论分析三小步完善的意义

二、教学流程设计

【导入】图片导入纯碱（工业纯碱、食用纯碱）的用途

【启发】自然界中哪些地方存在着天然纯碱？

【展示】中国最大的内陆湖泊，也是国内最大的咸水湖——青海湖

【引导】介绍我国乾隆年间就有使用纯碱的报道，如何获得自然界中的天然纯碱？

情境线

【讨论】民间寒风刺骨的冬季去破冰取碱的图片，为什么他们要选择在冬季去取碱呢？

【结论】经过夏季，湖水大量蒸发，纯碱在湖水中的浓度变高，进入冬季气温变低，降低了纯碱在湖水中的溶解度，使得纯碱以晶体形式析出。

【讨论】随着工业革命的发展，引导学生思考随着社会的发展，纯碱需要大幅增加产量，迫切需求促使人们思考，如何进行工业化生产，在工业革命刚起步的时候，人们首先想工业化生产应该遵循什么样的原则呢？如果是你，你觉得应该是什么？来，谈一谈吧

【结论】充分利用原料、充分利用能源、环保

【设问】自然界广泛存在以下物质，NaCl 、

CaCO3

、H2O 用所学知识，将这些廉价原料转化为Na2CO3？你的方法适合大规模的工业生产吗？

【史话】当时，有一个青年才俊，就萌发了这样的念头，而且还进行了纯碱生产的尝试。尼古拉斯路布兰，拥有渊博的知识和聪明头脑的他琢磨出第一步没花多少精力，他选择用食盐水和硫酸反应，加热后氯化氢以气体形式分离，得到硫酸钠，但接下来这一步，苦苦思索了5年，决定用木炭将硫酸钠还原为硫化钠。再用石灰石或生石灰，与之反应得到纯碱。

【投影】路布兰法——世界上最早实现纯碱的工业生产，纯度最高可达到85%-92%

请从工业生产的三个基本原则进行评价，有无满足？

【史话】欧内斯特·索尔维(E.Ernest Solvay 1838-1922)比利时工业化学家，22岁年轻的

索尔维到其叔父的煤气厂工作，研究煤气废液的用途。

23岁时，他在用食盐水洗涤煤气时

（废水中含有氨和二氧化碳），偶然发现了一种白色沉淀。

【科学探究】

根据文献公布的一些数据，你觉得白色沉淀最可能是什么？如何设计实验予以证明？

20℃时一些物质在水中的溶解度/g

NaCl

35.9

常压下，水溶液中分解温度

NaCl

不分解

NH4Cl

338

Na2CO3

不分解

NaHCO3

50

NH4HCO3

30

NH4Cl

37.2

Na2CO3

21.5

NaHCO3

9.6

NH4HCO3

21.7

【交流讨论】

请以NaCl 、石灰石

、H2O 、NH3为原料制备Na2CO3，要求尽量实现循环利用降低工业成本，依次写出各步反应方程式。

【展示】

【问题探讨】

Q1：为什么NH3的用量少？

Q2：还有哪些物质循环利用？

Q3：找一下副产品是什么？

Q4：NaCl饱和溶液利用完了吗？

Q5：该法优缺点是什么？

【交流讨论】索尔维法制碱有什么优缺点？

【结论】

优点：原料便宜、成品纯度高、氨和部分二氧化碳可循环使用…. 缺点：氯化钠利用率低，只有70%左右、产生了当时认为无用的氯化钙

【讨论】解决两个难题的关键是什么？如何解决？

【史话】聪明的候德榜1890年出生于福建农村，早年考入清华学校，以十门功课满分，保送到麻省理工学院，顺利获得学士学位。在他的指导下，中国成立了亚洲第一大碱厂，随后生产出的红三角新型碱性获金质奖。

【交流讨论】NaCl .H2O .NH3（来源于合成氨厂）

为原料如何生产Na2CO3？关键是如何提高NaCL的利用率？

【结论】

【问题探讨】

Q1：继承了索尔维的哪几步核心的反应？

Q2：合成氨工厂的H2从何而来，制取H2过程中有何废气？如何得到CO2？

Q3：如何使NH4Cl析出？并使剩余液体可循环利用

Q4：降温为什么不用担心NaHCO3不析出？

Q5：什么物质循环利用了？

Q6：副产品是什么？

Q7：NaCl利用率提升了吗？

Q8：跟索尔维法比，优点是什么？

【交流讨论】氨碱法和联合制碱法有何异同点？

【展示】

【过渡】那么多年过去了，目前，生产纯碱的状况如何呢？生产线及运营情况如何？

【投影】

【介绍】鄂尔多斯天然碱厂、土耳其新开工的天然碱生产线、氯化钙的新用途

【总结】实际工业生产，受原材料、需求量的影响，使用不同原料不同生产工艺在不同年份里，企业的盈利状况有所不同。

【思考与交流】人类历史上，科学技术的突破性重大发现和成果总是与一些伟大的名字联系

在一起，路布兰（1791）、索尔维（1862）和侯德榜（1924）的名字都铭刻在人类制碱技术

发展的历史上，你知道吗？路布兰是一名医生，索尔维是在工作中学习化学的，侯德榜是化

学工程学博士。根据三个人所处的年代及学习经历，你对技术与科学的关系有哪些新的认

识？

【总结】科学一般涉及基本知识和基本理论，而技术生产还需要考虑生成成本，如充分利用

原料、充分利用能源、环保等

【板书设计】