课题3　纯碱的生产教案教学设计导入设计

《联合制碱法》教学设计

课题

授课年级

教材版本

联合制碱法

高二学生

《普通高中课程标准试验教科书·化学

选修2》，人民教育出版社，2007 课型

新课授课型

章节

第一单元

课题3 一、设计思想概念图

应用的策略：创设问题情境

DOE实验教学（实验探究）

解决问题

认知冲突策略

纯碱在生活中的应用广泛

纯碱的需求量在增加

要求工业上大量制碱

生活

生产

二、教学分析

1、学生分析：

①新课学习之前，学生已有的知识：纯碱（碳酸钠）的物理性质和化学性质；复分解反应的原理；盐溶液的结晶，分离和提纯；沉淀溶解平衡的相关知识；初步了解了化工生产过程中的基本问题；具有一定的实验操作能力和分析能力，故可以安排简单的试管实验。

②新课学习过程中，学生心理特征分析：工业生产离学生的实际生活较远，单纯地讲解纯碱的生产流程，学生容易产生厌学的情绪，因此选择从“生活中的纯碱”出发，旨在引起学生的学习兴趣。从“纯碱在生活生产中的应用”到“纯碱的需求量日益增加”这一话题引入新课，抛出如何大量生产纯碱的问题，这样不仅能引发学生学习的兴趣，还可以培养学生的解决问题的意识。

2、教学内容分析：

纯碱是生活中常见的化合物，人教版高中化学2第三章第二节介绍了纯碱（碳酸钠）的有关知识，在选修二“化学与技术”中深入探讨纯碱的生产过程，进一步掌握工业生产的一般规律。根据纯碱的化学组成，制备方法多种多样，但工业生产上却要考虑原料的供给，成本，能耗和环境保护等方面问题。因此本节课除了介绍联合制碱的生产原理外，还要培养学生从多方面评价一项工艺的好坏，建立解决问题的思想，树立创新意识和爱国主义精神。

教学中以讲清制碱过程为重点，复杂的盐类系统的结晶，分离和提纯只做简单介绍。

三、教学目标

1、三维目标

1.1. 知识与技能目标

①了解联合制碱法的生产流程；

②理解制碱过程中应用到的化学原理；

③巩固溶解度，离子反应的相关知识。

1.2. 过程与方法目标

①通过简单的试管实验，提高学生对实验的观察和分析能力，并且掌握制碱的基本原理；

②通过新旧知识的练习，培养知识迁移，扩展的能力。

1.3. 情感态度与价值观目标

①通过学习工业制碱的过程，体会化学理论知识对化工生产的指导性作用，赞赏化学对人类生活的贡献；

②通过学习联合制碱法的生产流程，知道化工生产中要注意的问题，树立节约原料，保护环境的意识；

③了解侯德榜先生的生平事迹，培养严谨的科学态度，树立科教兴国的思想。

2、教学重难点

2.1教学重点：侯氏制碱法的生产原理

2.2教学难点：复杂盐溶液体系中固体物质的结晶，分离和提纯

四、教学指导理论和教学策略

1、设计思想

本节课涉及到纯碱的工业生产，其难度较大，内容离学生的生活比较远，传统的教学方法是让学生自行阅读教材，只对教材的难点进行解释，这样无法引起学生的学习兴趣，学生也无法深入了解对应的内容，针对以上这些问题，我做了如下的设计：

由生活中的碳酸钠（纯碱）导入新课，调动学生的学习欲；接着提出如何大量生产纯碱的问题，顺利的将问题转移到纯碱的工业生产上；通过简单的试管实验，让学生预先掌握制碱的原理，为后面讲解纯碱的整个生产流程做铺垫，旨在让学生更易接受复杂的生产流程；在学生预先知道了制碱原理后，通过流程图的形式，详细的介绍制碱过程，适当介绍氯化钠晶体的析出原理，此时学生对侯氏制碱法的生产流程有了正题的把握；这是乘热打铁，重点提出原料和副产品重复利用的问题，让学生了解生产上不仅要考虑如何得到产品，更要考虑节约原料，保护环境，使经济效益最大化等当面的问题。最后，通过课后作业，让学生通过课外资料了解侯德榜先生，旨在让学生体会化学对生活生产的贡献并且赞赏侯德榜对我国制碱工业的贡献，树立科教兴国的思想。

2、教学策略

1）创设问题情境的策略

适宜的情境一般总是跟实际问题的解决联系在一起，而本节课主要任务在于介绍联合制碱法因此，由纯碱在生活中的广泛用途导入新课，抛出“如何在工业上大量制备纯碱”的实际问题，旨在利用情境调动学生的求知欲，使接下来的探究，讨论和问题解决等活动得以顺利的进行；

2）DOE（演示-观察-解释）实验教学策略

DOE实验教学策略即演示-观察-解释策略（demonstrate-observe-explain），该策略的实施分为三个阶段，即演示，观察和解释阶段。本节课是按如下方式使用该策略的：

演示阶段：

教师介绍今天的实验内容及步骤，由一名学生上台协作老师做演示实验，其他学生在下面分组进行实验。

观察阶段：

学生认真观察实验的整个过程，详细记录实验现象，同时思考产生对应现象的原因。

解释阶段：

引导学生分析实验现象，突破碳酸氢钠以沉淀析出这一难点。

3）认知冲突策略

根据学生学习过的知识，复分解反应的发生一定要产生沉淀，气体或者水这三个条件中的一个。但是从化学方程式分析，本次实验内容不具备这三个条件中的任一一个，反应本不能发生，而实际操作过程中，我们却看到了沉淀，这样的现象和学生以前的知识冲突。正是巧妙地应用这一认知矛盾，讲清楚产生冲突的原因，激发学生的探究欲，让学生对制碱原理更加深刻。

五、课前准备

1、学案

2、多媒体课件

3、实验用品

①仪器：试管6支，试管架3个

②试剂：碳酸氢钠溶液，饱和氯化钠溶液

六、教学相关资源

①《普通高中课程标准实验教科书·化学

选修二》，人民教育出版社，2007 ②《普通高中课程标准实验教科书·化学

选修二

教师用书》，人民教育出版社，2007 ③《普通高中化学课程标准（实验）》，人民教育出版社，2007

七、教学流程图

八、具体教学过程

知识拓展

步骤课后作业

联合制碱法生产原理的教学

得出结论

实验探究

分析实验现象

分组实验

创设情境

引入新课

引入新课内容

创设问题情境

纯碱在生活中的用途广泛→需求量增加→工业上如何大量制备纯碱。

联合制碱法

将学生分成两组，介绍实验步骤和内容，进行实验

引导学生分析实验现象

得出结论

详细介绍联合制碱法的生产原理

介绍联合制碱法

布置课后作业，旨在让学生得到进一步提高

教师

教学过程

活动

【老师】同学们，到现在，我们已经接触过许多种碱，大家都能列举出哪些？

【学生】……

【老师】我好像听到有人说纯碱？大家说说看，纯碱属于碱吗？

【学生】不属于

【老师】对，我们知道纯碱的化学式是碳酸钠，根据化学式，纯碱应该属于盐类，纯碱虽然不属于碱

创设情境，导入新课

的，但它的水溶液却显碱性，因此，它在日常生活中有着非常广泛的用途。可以用于制造玻璃陶瓷，生产肥皂，做皮蛋还可用于制备其他含钠化合物。

学生

设计意图

活动

从生活中纯碱的用途入手，引入话题。

图

时间

分配

【老师】天然的碳酸钠主要存在于盐碱湖中，冬季看到来时，湖水中的碳酸钠会结晶析出，经过简单的片，分

加工就能使用了，在工业革命以前，人们对纯碱的析问

需求量还不大，从盐碱湖获得的天然碱还能满足人题，填

们的需求，但工业革命以后，天然碱已经不能满足写学案

人们的生产发展要求了。

人们对纯碱的需求量日益增加，提出如何在工业上大量制备纯碱的问题。

【老师】同学们看，这是03~09年中国对纯碱的需求量统计。

▲这里应用了创设问题情境2min 

填写学案

XXX同学，从这张图上，你可以得到什么信息？的策略

【学生】……

【老师】很好，正是我们对纯碱的需求日益增大，天然碱已经满足不了我们了，因此如何大量生产纯碱成了我们要研究的问题，制碱工业也随之发展起来。我国的制碱先驱专家侯德榜先生在这方面做了很多研究，对当时很热门的索尔维制碱法进行改善，提出了一种新的制碱工艺，联合制碱法。所谓联合制碱法就是将碱厂和氨厂建在一起联合生产。

【老师】那么这节课我们就一起来学习这项工艺----联合制碱法。



板书

联合制碱法

【老师】首先，让我们一起来做个小实验，老师已学生听

经给每组同学都准备了一试管的碳酸氢铵溶液和老师介

一试管的饱和食盐水溶液，现在同学们将两支试管绍实验通过简单的科学探究

中的溶液慢慢的混合，观察有什么现象。 步骤和试管实验，内容

让学生预知6min 联合制碱的

展示实验用品

学生动生产原理。

手操作▲实验教简单的学方面应

【学有沉淀，后来沉淀产生

试管实用了DOE验

生】一开始没

教学策略

学生观

察实验

现象并

且记录

在学案

上

按照以往的知识，这个【老师】XXX同学，请你上来把反应方程式写在黑板上。 

板书

反应方程式： NH4HCO3 + NaCl= NaHCO3 + NH4Cl 【老师】嗯，XXX同学似乎很不确定自己的答案，能说下原因吗？ 【学生】因为生成的碳酸氢钠和氯化铵都能溶于水。可是又有沉淀产生。 【老师】XXX同学说的也有道理，根据复分解反应的原理，这个反应似乎不能进行。沉淀究竟是什么？同学们，别着急，让我们一起分析下问题出在哪里。首先，大家分析下，在混合的过程中，试管中有哪些离子？

【学生】铵根离子，钠离子，氯离子，碳酸氢钠离子。 【老师】其实还有水电离出来的少量氢离子和氢氧学生随反应是不能着老师进行的，更一起分别说沉淀析实验了。实际上现象

又有沉淀产生，和学生以往的认识产生冲突。得出结利用这一冲论并且突，详细讲记录在清原因，让学案上

学生更深刻的掌握知

根离子，这里我们忽略不计。那么

就应该有刚刚同学们罗列出来的四种离子。

识。

▲这里应用认知冲突策略

【老师】那这几种离子能共存吗? 【学生】能 【老师】好，同学们看，这几种物质的溶解度，当这些离子的浓度很大时，哪种物质最先析出？ 【学生】碳酸氢钠 【老师】很好，那现在大家知道沉淀是什么物质了吧？ 【学生】碳酸氢钠

有了前面的【老师】其实工业上大量制取纯碱也是应用了这一随着老知识做铺介绍联合制碱法生产原理

原理，先得到碳酸氢钠再煅烧碳酸氢钠得到碳酸师的思垫，这里可钠。大家还记得我刚刚提到的制备纯碱的工艺吗？ 路学习以顺理成章【学生】记得，联合制碱法 联合制的导入联合【老师】很好，那我们现在一起看看联合制碱法是碱法的制碱法的生3min 怎样制备出纯碱的。

生产原产原理。这里要详细介绍生产流程，要求学生掌握对应【老师】这个工艺是将氨厂和碱厂建在一起，联合理

生产。首先由氨厂提供氨气，将氨气通入到饱和食

盐水中形成氨化食盐水，接着将合成氨过程产生的

废气二氧化碳引入到氨化食盐水中，那在氨化食盐

水中通入二氧化碳时，氨气与水和二氧化碳反应，

生成碳酸氢铵，这是制碱的第一步，请同学们把对

应的反应方程式写在学案。

的几个方程式，复杂的盐系统的分离，提纯只

板书

S1:NH3+H2O+CO2=NH4HCO3

S2:NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3

S3:NaHCO3(煅烧)=Na2CO3+CO2

把对应需了解。

的反应方程式【老师】好，接下来，碳酸氢铵就和氯化钠反应，写在学生成碳酸氢钠沉淀和氯化铵，煅烧碳酸氢钠就得到案上

纯碱了，这时还会产生二氧化碳，可以循环利用。

到这里生产还没有结束，因为滤液中还有一种非常

有用的物质，它可以作为化肥，还是重要的化工原

料，大家知道是什么吗？ 【学生】氯化铵

【老师】没错，如果我们能过用一定的方法让它析

出，那就不一举两得了吗？既得到了纯碱又得到了

氯化铵。那大家现在思考下，可以用什么方法？给

大家一个提示，可以根据沉淀溶解平衡解决问题。



板书

S4: NH4Cl

积极思考老师的问题

的析出：

NH4Cl（s）

= NH4+（aq）

+ Cl- （aq）

【老师】通过沉淀溶解平衡我们知道增加铵根离子的浓度和氯离子的浓度可以使平衡向左移动，氯化铵晶体就能析出。那么应该怎样增加这两种离子的浓度呢？ 【学生】可以加入氯化钠 【老师】加入氯化钠的目的是？ 【学生】增加氯离子的浓度 【老师】这是一种可行的方法，另外还可以通入氨

气，增加铵根离子的浓度。除了离子浓度会影响平衡，温度也是不能忽略的因素。大家先看这张溶解度表。 【老师】同学们，要使平衡向左移动的话，温度应该控制在多少度？ 【学生】十度以下 【老师】为什么 【学生】因为十度以下，氯化铵的溶解度要小于氯化钠的溶解度，这时氯化铵先析出。

【老师】通过这三个处理方法，滤液中的氯化铵就能大量析出了。



板书

S4: NH4Cl的析出：（3个措施）

NH4Cl（s）

= NH4+（aq）

+ Cl- （aq）

【老师】析出氯化铵后，剩余的饱和食盐水可以循环利用。同学们。这就是联合制碱法的生产流程。

知识

拓展

课后

作业

【老师】除了得到了心仪的产品碳酸钠和氯化铵，其余两种副产品还可以循环利用，如此高效率的生产是每个工程师的追求，侯德榜先生也如此，请大家课后查阅更多有关侯德榜先生的生平事迹，感受侯德榜先生对我国制碱工业的贡献，并总结分析联合制碱法的优点，写成论文，下节课，我们组织一听讲

侯德榜先生是我国制碱先驱，是全国人的骄傲，布置课后作业，旨

1min

个以“我心目中的侯德榜”为主题的汇报会。那么这节课就上到这里，谢谢大家。 在让学生进一步了解侯德榜先生对我们制碱工业的工业，能赞赏侯德榜先生的丰

功伟绩，学习他的精神品质。

板书设计：

九、教学反思

根据工业生产的一般规律：生活上大量需求某种物质，那么对应的制造工业就会随之发展起来。因此顺应了这个思维，首先介绍生活中的纯碱的用途，让学生形成感性认识，接着介绍纯碱的需求量，从而顺理成章的导出工业大量制备纯碱这一课题。和选修二传统的教法不同的是，本课程注重情境的创设，让学生在情境中解决生活问题，以提高解决实际问题的能力，也可以树立他们的创新意识。

按照课本的教学顺序，在讲索尔维制碱法的时候，学生们已经知道了纯碱生产的基本原理，但作为一个单独的课程，本节课将联合制碱法的内容提取出来，结合自己对其的认识，重新安排了教学顺序，旨在让学生更好的掌握制碱过程和制碱原理。

本次课学习自主探究活动较少，主要是由老师领导着学生去理解课程内容，其实主要

联合制碱法

如何大量制碱

联合制碱法

需求量↑

S1:NH3+H2O+CO2=NH4HCO3

纯碱（Na2CO3）的性质

S2:NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3

S3:NaHCO3(煅烧)=Na2CO3+CO2 （3个措施）

S4: NH4Cl的析出：

NH4Cl（s）

= NH4+（aq）

+ Cl- （aq）

是考虑到了选修的内容比较难，离学生的日常生活又比较远，因此大多数时间都是老师在讲解，这样在某种程度上会影响到学生发挥主观能动性，所以在课程安排上，我会尽量让学生积极思考问题，解决问题，以提高他们的参与度。另外，本次课还涉及到了盐类系统的结晶，分离和提纯问题，这是学生不用掌握，但为了讲清问题，我还是有所涉及，但我会强调这个内容只须了解，以免增加学生的负担。