课题3　纯碱的生产第二课时教学设计

纯碱的生产

教学目标

知识能力要求：

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）。

核心素养体现：

1、模型认知：通过对路布兰法的介绍，了解工业生产需要考虑的因素。并根据氨碱法物质循环的模型展开对联合制碱法的认识和讨论。

2、科学态度和社会责任：通过侯德榜先生对制碱工业的卓越贡献，感受其认真的科学态度和伟大人格。

3、观念变化：了解复分解反应的发生条件并非绝对的“产生沉淀”。

教学重点：

氨碱法的生产原理和侯氏制碱法的优点

教学难点：

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

教学工具：

智慧课堂教学系统

教学设计：

【引课】

展示我国改革开放40周年的伟大成就之一，制碱业的飞速发展。

纯碱的化学名称是？（碳酸钠）

那碳酸钠有哪些用途呢？（提问）

发酵粉、洗碗、制肥皂、制药、制松花蛋、纺织、玻璃、造纸、漂染，还可以用于其他含钠化合物的制备。

如此重要的工业原料我们是如何得到的呢（图片）

青海湖等碱湖。

我们如何能够获得这些天然的纯碱呢？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。

【过渡】18世界中期工业革命以后，天然碱和从植物的灰烬中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。世界上最早实现碳酸钠的工业生产的路布兰法的原料就是用的氯化钠和碳酸钙。我们简单的了解一下：

【资料卡片】

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↑

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 【讨论】从反应原理上，同学们分析一下这个方法有哪些缺点？

展示学生讨论的结果：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，你们能写出哪些生成纯碱的反应呢？

（学生书写方程式并拍照上传，展示学生所写方程式，主要有碳酸氢钠分解、二氧化碳通入烧碱溶液、二氧化碳和过氧化钠反应）

【总结】事实上，工业生产常用碳酸氢钠分解这一原理，而其他两种方案等一会我们再来讨论。那么问题就转化为，通过什么样的途径获取碳酸氢钠？

【讲解并提问】工业上，常常在饱和的食盐水中通入氨气和二氧化碳这一方法获得碳酸氢钠，请大家认真分析反应物，思考这个反应能够产生碳酸氢钠的原因。

【提示】氨气、二氧化碳和水这三种物质能够形成一种酸式盐。

【学生活动】书写可能发生的方程式，教师拍照并展示。

CO2+H2O+NH3=== NH4HCO3 NH4HCO3 + NaCl = NaHCO3 + NH4Cl 第二个反应属于哪种基本反应类型？（复分解反应）

复分解反应发生的条件是什么？这个反应具备这样的条件吗？它为什么能够发生？

【学生实验】比较碳酸钠和碳酸氢钠的溶解情况：将等质量的碳酸钠和碳酸氢钠

溶解在25mL水中，搅拌后观察现象。

【学生描述现象并总结】碳酸氢钠的溶解度相对较小！

【思考与交流1】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？

【总结】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。

【过渡】根据这个反应，我们该怎么得到纯碱呢？

我们把两个方程式叠加得到的方程式是怎样的？

NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl 反应原理的方程式分部写和写总反应式都可以。

【过渡】现在我们来分析氨碱法流程中的物料转化。

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

【请学生分析氨碱法的循环系统】

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。

二、联合制碱法

联合制碱法是什么样的呢？

联合制碱法的原理和氨碱法一样，大家很失望吧？其实，氨碱法一直被西方的一些国家所控制，当时并为公布于世。

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？（回收做反应物）这样的话，氯化钠的利用率怎么样了呢？（提高了）提高到了96%。

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

【投票】：在生产过程中，是先通入氨气，还是先通入二氧化碳？

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】回到原来的问题：为什么不用二氧化碳和氢氧化钠或者过氧化钠反应制取纯碱呢？

（原料的成本问题）过氧化钠和氢氧化钠的价格比氯化钠高得多，氯化钠简单易得，氢氧化钠甚至就是通过氯化钠制得的。

【思考与交流2】通过对制碱业发展的学习，你对工业生产需要考虑的问题有什么新的认识？

【作业】

1、侯德榜的生平事迹和高洁人格

2、现阶段氯化钙的新用途。