课题3　纯碱的生产名师教学设计1

益学益习

图强图盛

第一单元 走进化学工业

课题3 纯碱的生产

教师：王育如

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）。

教学目标

过程与方法：

学会运用观察、实验、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。

情感态度与价值观：

在讨论与交流中培养与别人合作的能力，培养团队精神，并且注意加强化学与生活的联系，激发学生学习化学的兴趣，从而提高学化学、爱化学的自觉性。

教学重点

教学难点

氨碱法的生产原理

复杂盐溶液体系中固体物质的析出结晶即离子反应的实质

在新课改理念下，以往的教学大纲改为课程标准，并且实现了一标多本，新的高中化学课

程标准中从对选修2《化学与技术》内容的描述中可以看出它更注重了知识与科学技术，社会的教材分析

联系，它的目的是拓展学生的视野，强调学生的自主学习能力，动手能力，搜集信息能力，以及发现问题，解决问题的能力。根据课标的要求，可以看出第一单元课题三《纯碱的生产》是以纯碱工业为例，让学生了解化学工业方面的一些常识，认识化学在工业上的应用。

在必修阶段,学生已对碳酸盐、碳酸氢盐的性质有所了解。在必修中对离子反应有了不错的学情分析

基础,比较容易理解侯氏制碱法的基本原理。

教学中，以氨碱法为重点，学习物质之间相互转化的合理设计，通过科学探究活动，培养对于联合制碱法，则侧重于与氨碱法的比较，认识它们的区别和联系。

教学设计

学生动手能力、分析、对比、总结能力并且会运用化学实验，化学原理来验证分析化学问题。

教学工具：多媒体课件

白板

教学方法：讲授法

实验法

讨论法

分析法

总结法

1 教学准备

实验准备：新制碳酸氢氨溶液、氯化钠溶液、碳酸钠固体、试管、胶头滴管

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教学程序

引课

探索

新知一

探索

新知二

2

教学过程设计

教师活动

称是？（碳酸钠）板书并展示碳酸钠固体。结合多媒体复习碳酸钠物理性质。

碳酸钠的用途

那碳酸钠有哪些用途呢？（图片）

设计意图

学生活动

回顾旧知，激发学习兴趣，巩固旧知

旧知思考，回答

在必修1我们学习了钠及其化合物，我们了解了纯碱的化学名观察，回顾倾听，思考，了解碳酸钠在工交流，应用业、生活中的重发酵粉、清洗油污、制肥皂、制药、纺织、玻璃、造纸、漂染，原有知识进要性，学会用化行分析总结

学原理解释化学还可以用于其他含钠化合物的制备。

用途

纯碱的获得

自然界中存在天然的碳酸钠（图片）

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。

阅读归纳

回答

养成从素材获取有效信息的习惯

当冬季来临时，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。

【思考与交流】

思考分析、

.从天然碱的形成推测碳酸钠在水中结晶析出主要受到哪些因交流

素的影响？

改变温度、结晶水合物的组成以及溶剂水的质量等因素，可以总结

改变碳酸钠在水中的溶解情况，提高结晶析出的速率和质量（纯度）。

提取的碱已经不能满足生产发展的需要，纯碱工业随之发展起来。

路布兰法：

【资料卡片】

【过渡】18世界中期工业革命以后，天然碱和从植物的灰烬中世界上最早是通过路布兰法实现了碳酸钠的工业生产。其生产原理是：

1.

用硫酸将食盐转变成硫酸钠

NaCl+H2SO4=======NaHSO4+HCl↑

600～700℃

[来源学科网Z.X.X.K]

养成从素材获取有效信息的习惯，培养学生分析归纳能力，学会用化学的角度分析认识工业生产方案的优点和缺点

了解反应原理

120℃

NaCl+NaHSO4==============Na2SO4+ HCl↑

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探索新知三

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 请同学们从原料的利用、成本的高低、环境保护等方面分析一下这个方法有哪些缺点？

原料利用不充分、成本较高、设备腐蚀严重等

【过渡】正是因为如此，促使人们研究新的制碱方法，知道19世纪60年代后逐渐被氨碱法所取代。

氨碱法（索尔维制碱法）

1000℃

1000℃

分析讨论交流，学生代表上台总结归纳

鼓励学生敢于回答问题，敢于上台表达交流

学会用化学术语正确描述实验现象，培养学生动手能力、分析、对比、总结能力并且会运用化学实验，化学原理来验证分析化学问题

原料也是氯化钠和碳酸钙，不同的是它还使用了炼焦的副产品氨。

原料：CaCO3、NaCl 、NH3

氨碱法是由比利时人发明的，所以，氨碱法也称为。氨碱法的

【过渡】索尔维在用食盐水洗涤氨气时得到了一些启示，为了

更好的理解氨碱法的原理，我们一起进行这样一个探究，来看看当

时他可能得到了什么启示

【科学探究】（学生代表演示实验）

20℃时，把碳酸氢铵溶液和饱和氯化钠溶液混合可能有什么现象？

若有固体析出，首先析出的物质是什么？

是溶解度较小的那种物质。

那么，溶液中的离子能够形成哪些溶质粒子呢？（碳酸氢铵、氯化钠、碳酸氢钠、氯化铵）

学生预测实验现象，学生代表演示实验，学生观察并分析、验证

大家参照“溶解度表”，看析出的物质是什么啊？（碳酸氢钠）

学生分析表很好！这个反应的化学方程式该怎么写呢？大家试着写一下。

格数据，运NH4HCO3+NaCl====NaHCO3↓+NH4Cl 离子方程式为：

HCO3-+Na+====NaHCO3↓

通过这两个反应，大家谈一下你对物质的溶解性和离子反应的实质的认识？

物质溶和不溶是相对的，离子反应的实质就是向着离子浓度减小的方向进行。

分析氨碱法流程中的物料转化。

分析总结出结论

用所学知识

3

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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

氨碱法的优点：

原料便宜易得，氨和部分二氧化碳可循环利用，产品纯度高，步骤简单。

氨碱法的缺点：

副产物氯化钙的处理问题，氯化钠的利用率低。

【过渡】这两个问题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。

联合制碱法

[来

学生倾听老师讲解后分析可以循环利用的物质及方案的优点和缺点

倾听并分析比较与氨碱法的区别，

培养学生分析、对比、总结能力，学会用化学的角度分析认识工业生产方案的优点和缺点

结合侯德榜故事，激发学生爱国热情

讲述侯德榜故事，联合制碱法的原理和氨碱法一样，其实，氨碱法一直被西方的一些国家所控制，当时并未公布于世。

联合制碱法与氨碱法有自己的不同之处：氨碱法的原料来自于合成氨（二氧化碳、氨气），同时得到的副产品是氯化铵，氯化铵有什么用途呢？（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。事实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含有氨水和氯化钠，又可以作什么呢？（返回做反应物）这样的话，氯化钠的利用率怎么样了呢？（提高了）提高到了96%。

总结出优点

综合以上的分析，大家总结一下，联合制碱法有哪些优点呢？

综合利用了合成氨的原料，提高了氯化钠的利用率，减少了环境污染。

【过渡】综合以上内容，大家总结一下联合制碱法与氨碱法有哪些异同？

相同点：原理相同

不同点：原料来源不同，副产物不同

4

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思考题：在生产过程中，是先通入氨气，还是先通入二氧化碳？

提示：考虑氨气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，碳酸的量比较少；再通入氨气，氨气易溶于水，一水合氨的量比较多；此时产物应该是碳酸铵而不是碳酸氢铵。反过来，如果我们先通入氨气，溶液中会存在较多的一水合氨，再通入二氧化碳时，二氧化碳和一水合氨反应，通入的二氧化碳过量就会生成碳酸氢铵，也就是说，此时二氧化碳溶解的多少不是受溶解度限制，而是受反应控制。那么，先通入氨气起到的作用就是为了更多的溶有二氧化碳。

【思考与交流】人类历史上，科学技术的突破性重大发现和成

热情和爱国热情，让同学们学习科学家们在艰苦的环境中仍不断钻研、进取的精神，了解知识与科学相辅相成的关系

明确重难点

讨论、总结

激发学生的学习果总是与一些伟大的名字联系在一起，路布兰（1791）、索尔维（1862）学生代表发言

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】综合这节课的学习，你认为你学到哪些内容？重点是什么？难点是什么？

梳理、归纳总结

板书设计

纯碱的生产

1、路布兰法

2、氨碱法石成金

3、联合制碱法

NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl

2NaHCO3====Na2CO3+CO2+H2O

产纯碱和化肥NH4Cl，实验室模拟工艺流程如图1所示．下列有关说法正确的是

1．工业上用粗盐（含Ca、Mg、SO4等杂质）为主要原料采用“侯氏制碱法”生2+2+2-随堂练习

（

B ）

学以致用，

巩固提高

5

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A．饱和食盐水中先通入的气体为CO2

B．流程图1中的“系列操作”中一定需要玻璃棒

C．如图2所示装置可以比较Na2CO3和NaHCO3晶体的热稳定性

D．对粗盐溶液除杂可依次加入过量NaOH、Na2CO3、BaCl2

溶液，过滤后再加入盐酸调节溶液的pH 2.根据侯德榜制碱法原理并参考下表数据，实验室制备纯碱的主要步骤是：将配制好的饱和NaCl溶液倒入烧杯中加热，控制温度在30—35℃，搅拌下分批加入研细的NH4HCO3

固体，加料完毕后，继续保温30分钟，静置、过滤得NaHCO3

晶体，用少量蒸馏水洗涤除去杂质，抽干后，转入蒸发皿中，灼烧两小时，得到Na2CO3固体。

NaCl 0℃

10℃

20℃

35.7 NH4HCO3

11.9 NaHCO3

NH4Cl 6.9 8.1 29.4 (1)反应温度控制在30—35℃，是因为若高于35℃，则 ( NH4HCO3分解 ) ；若低于30℃则 (反应速率降低) ；为控制此温度范围，应采取的加热方法是 (水浴加热) 。

(2)加料完毕后，继续保温30分钟，目的是 ( 使反应充分进行 ) ；只析出NaHCO3

晶体的原因是 ( NaHCO3的溶解度最小 ) ； 用蒸馏水洗涤NaHCO3

晶体的目的是除去( NaCl; NH4HCO3; NH4Cl) 杂质（以化学式表示）。

3.我国化学家侯德榜，改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下：9.6 11.1 41.4 12.7 45.8 14.5 50.4 16.4 55.3 _ 77.3 15.8 21.0 27.0 _ _ _ _ 35.8 36.0 30℃

36.3 40℃

36.6 50℃

37.0 60℃

37.3 100℃

39.8 33.3 37.2

（1) 副产品的一种用途为

（用作化肥、药品、电解液）

(2)为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，再滴加

（稀HNO3和AgNO3溶液） 。

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(3)向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通氨气的作用有(ac) (a) 增大NH4+的浓度，使NH4Cl更多地析出

(b) 使NaHCO3更多地析出

(c) 使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度

(4)使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了 ( Ⅰ ) 的循环

4.下列属于侯氏制碱法的优点的是（ D ）

A.氨和二氧化碳由合成氨厂提供

B.母液可回收氯化铵[来源:学科网ZXXK]

C.氯化钠的利用率达96% D.以上全是

5.工业上常用氨碱法制碳酸钠，但却不能用氨碱法制碳酸钾，这是因为在溶液中（ A）

A.KHCO3溶解度较大

B.KHCO3溶解度较小

C.K2CO3溶解度较大

D.K2CO3溶解度较大

6为了检验纯碱的质量（可能含有少量小苏打），取少量样品进行实验，可以采用的方法是（ A）

A.加热后通入澄清石灰水，观察现象

B.滴加盐酸，观察现象

C.溶于水中，滴加少量BaCl2溶液，观察现象

D.溶于水中，滴加少量澄清的石灰水，观察现象

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