课题3　纯碱的生产课堂实录【1】

课题3 《纯碱的生产》

一、教学目标

（一）知识与技能

1.了解纯碱的生产及发展过程。

2.了解体验天然碱的生产与化工生产之间的联系及体验技术的发展过程。

3.了解路布兰法，掌握氨碱法（索尔维法）及联合制碱法（侯氏制碱法）。

（二）过程与方法

学会运用观察、查阅资料等多种手段获取信息，并运用比较、分类、归纳、概括等方法对知识进行加工分析，逐步培养独立思考的能力和提高自主学习化学的能力。

（三）情感态度与价值观

1、在讨论与交流中培养与别人合作的能力，培养团队精神。

2、结合侯德榜简历进行爱国主义教育。

3、培养学生绿色化学、节约能源、环境保护、科学发展的意识。

二、教学重点：掌握与纯碱工业相关的化学原理

三、教学难点：掌握与纯碱工业相关的化学原理

四、教学工具：多媒体课件

黑板

五、教学方法：讲授法

讨论法

分析法

总结法

六、课时安排：1课时

七、教学过程：

【引入】你们知道纯碱的用途吗？

【展示】Na2CO3在制发酵粉、制肥皂、纺织、玻璃、造纸、漂染等工艺中都有用到，还可用于其他含钠化合物的制备。（图片）

【问】如此重要的化工原料我们如何获得呢？

【讲解】18世纪以前，通常是从自然界中获得天然的碳酸钠。

（1）

一些生长在盐碱地和海岸附近的植物中含有碳酸钠，可以从植物的灰烬中提取。

（2）

当冬季来临时，盐碱湖中所含的碳酸钠结晶析出，经过简单的加工就可以使用。

【展示】盐碱湖图片展示

【过渡】但从天然碱中获得天然碳酸钠会受到温度、结晶水合物的组成以及溶剂水的质量等因素的影响，并且获得Na2CO3的产量少纯度低。18世纪中期工业革命以后，天然纯碱已经不能满足生产发展的需要，纯碱工业随之发展起来。

【过渡】世界上最早实现碳酸钠的工业生产的方法叫路布兰法。

【资料卡片】

其生产原理是：

1.用浓硫酸将食盐转变成硫酸钠

1

NaCl+H2SO4=======NaHSO4+HCl↑

NaCl+NaHSO4=========Na2SO4+ HCl↑

2.将硫酸钠与木炭、石灰石一起加热，反应生成碳酸钠和硫化钙

Na2SO4+2C======Na2S+2CO2↑

Na2S+CaCO3======Na2CO3+CaS 【问】从反应原理上，同学们分析一下这个方法有哪些缺点？

【答】反应条件苛刻，难于连续生产、原料利用不充分、产生有毒气体、设备腐蚀严重、成本较高等。

【过渡】正是因为如此，促使人们研究新的制碱方法，到19世纪60年代它被氨碱法所取代。接下来请第一小组代表和大家分享他们探究氨碱法制纯碱的几个阶段。

【学生探究活动一】一、氨碱法(索尔维制碱法) 【讲解】氨碱法是由比利时人索尔维发明的，所以，氨碱法也称为索尔维制碱法。

【讲解并板书】

1、原料：CaCO3、NH3（炼焦的副产品）、NaCl（配成精制食盐水）

2、原理：

(1)、生产碳酸氢钠和氯化铵：将CO2通入含氨的饱和食盐水中即可。其主要反应方程式是

高温

CaCO3===CaO+CO2↑

NH3＋CO2＋H2O=.NH4HCO3

NaCl＋NH4HCO3= NaHCO3↓＋NH4Cl

(2)、制取碳酸钠：煅烧碳酸氢钠制得纯碱；分解出二氧化碳循环使用：

2NaHCO3



Na2 CO3＋CO2↑＋H2O

。

(3)、母液中的NH4Cl加消石灰并加热可回收氨，以便循环使用：

2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑＋2H2O

3、氨碱法制纯碱的优缺点

(1)优点是：原料中食盐和石灰石易得，产品纯度高，氨和二氧化碳可循环使用，制造步骤简单，适用于大规模生产。

(2)缺点是：食盐利用率较低，只有约70% ；生成的氯化钙用途不大且不易处理。

【过渡】氨碱法的这两个缺点被我国化学家侯德榜解决了，他发明了联合制碱法，也称为侯氏制碱法。鉴于侯氏制碱法在中国乃至世界化学史上的突出地位，高考命题对此总是情有独钟，使之成为一个经典的命题素材。下面我们先请第二小组代表介绍一下化学家侯德榜及其制碱的时代背景。

2 1000℃

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600～700℃

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【学生探究活动二】学生讲述侯德榜生平经历及制碱的时代背景。

【过渡】通过了解，同学们是不是深深地感受到这位化学家的不平凡，所以我们要尊敬他、牢记他——侯德榜，我们更不能忘记他那句激励了无数中国人，鼓舞了国民士气的名言：“凡是黄头发蓝眼睛的人能办到的，我们黑头发黑眼睛的人就一定能办到”。

【板书】二、联合制碱法（侯氏制碱法）

【过渡】现在我们一起来认识这个伟大的发明，揭开它神秘的面纱。

【讲解并板书】

1、原料：NaCl，NH3和CO2（合成氨工厂）

2、原理

联合制碱法是将氨碱法与合成氨联合生产的改进工艺。

(1)

、将NH3和CO2通入饱和NaCl溶液中获得晶体：

NH3+CO2+H2O=NH4HCO3

NaCl+NH4HCO3=NaHCO3↓+NH4Cl (2)、将析出的NaHCO3晶体分离后煅烧，即得Na2CO3；

2NaHCONa2CO3＋CO2↑＋H2O

3【过渡】联合制碱法的原理和氨碱法一样？其实不同的地方主要在第三步，我们来看侯氏制碱法的精妙之处。

【讲解并板书】(3)、侯氏制碱法是根据NH4Cl在常温时的溶解度比NaCl大，而在低温下却比NaCl小的原理，在5℃～10℃时，向母液中加入食盐细粉，而使NH4Cl单独结晶析出供做氮肥。同时再向NH4Cl溶液中通入NH3，使更多NH4Cl析出，这样析出晶体后的溶液主要含NH3.H2O和NaCl又可以回收作原料，提高了原料的利用率。

【小组讨论】侯氏制碱法与氨碱法相比有那些的不同之处

【总结

讲解】侯氏制碱法的原料来自于合成氨（二氧化碳、氨气），同时得到了副产品氯化铵，它有什么用途呢？（氮肥，焊药，电解液）这里面氯化铵是以溶液的形式存在的，如何让它析出呢？氯化铵析出和溶解存在溶解平衡。所以，加入氯离子或者铵根离子均可以使其析出。工业上也是这么做的，向里面通入氨气或者加入食盐颗粒，析出氯化铵后的溶液中含有氨水和氯化钠，又可以返回做反应物，这样的话，氯化钠的利用率提高到了96%。

【过渡】综合以上的分析，大家总结一下，联合制碱法有哪些优点呢？

【总结并板书】

3、侯氏制碱法的优点

(1)原料利用率高。侯氏制碱法中母液循环使用、氯化钠中的钠离子用来制造纯碱，氯离子用来制造氯化铵。这样食盐的利用率可达96％以上。而氨碱法钠的利用率仅70％，氯利用率为零，整体利用率只有28％左右；另外侯氏制碱法利用合成氨生产排出的二氧化碳制碱，节省了石灰石、焦炭等原料。(节约资源)

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(2)废物排放少。联合制碱法在生产过程中无大量废液、废渣排出，生产每吨纯碱只有几千克到几十千克，选择厂址自由度较大；而氨碱法每吨纯碱约10立方米的废液排出，难以处理，不宜在内陆建厂。(减少排放，减少污染) (3)能耗低。比较单位综合能耗，联合制碱法为7100～8200MJ，而氨碱法为12000～14000MJ。(节约能源) (4)成本低，联合制碱法同时生产纯碱和氯化铵，因此单位成本较低。(提高经济效益) 【总结】以上优点在今天来看符合了，绿色环保、节能减排、以及原料的循环利用，提高了经济效益，很适合现代化学工业发展的要求，所以我们今天不得不再一次的叹服侯氏制碱法这项伟大的发明。

八、课堂习题

九、作业

十、课后札记

通过本堂课的教学，不仅使学生掌握了侯氏制碱法的原理，提高了发现问题、分析问题、解决问题的能力，同时也是对学生进行的一次爱国主义、绿色化学、科学精神的教育，在教学中落实立德树人的根本任务。

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