课题2　海水的综合利用教学设计(第一课时)

第二单元

化学与资源开发利用

课题二

海水的综合利用

第1课时

教学目标

1．了解氯碱工业反应原理；正确书写电极反应方程式和电解的总化学方程式。

2．初步了解电解槽的简单结构及食盐水的精制。

3．常识性介绍以氯碱工业为基础的化工生产。

4．通过电解食盐水的实验，培养学生的观察能力、分析归纳能力和利用化学原理解决实际问题的能力。

5．通过阅读材料，培养学生的自学能力。

6．通过对实验现象的观察，掌握观察实验的方法和步骤，准确记录实验现象，正确分析实验现象，探究实验规律的方法。通过讨论，激发学生的求知欲，闪现智慧火花，培养创新意识。

教学重点

氯碱工业反应原理。

教学难点

氯碱工业反应原理。

教学方法

演示实验法

教学用具

1．实验仪器：铁架台、U型管、石墨电极、导线、电流表、直流电源。

2．实验药品：饱和氯化钠溶液。

3．幻灯片若干张。

课时安排

2课时

引入新课：

本节课我们学习电解饱和食盐水制烧碱——又称氯碱工业。我们学习的主要目标是掌握工业上制取氯气和烧碱的反应原理，初步了解化工生产设备、原料及其精制、生产流程。

【板书】第二节

氯碱工业

一、电解饱和食盐水反应原理

【演示】实验装置如右图：

【投影】实验步骤：

1．按装置图安装好仪器。

2．向U型管中注人饱和食盐水，接通电源。

3．向阴阳两极滴加几滴酚酞溶液，把湿润的淀粉碘化钾试纸分别放在阴阳两极试管口上方。

【设疑】电解池两极上各有什么现象产生？

【提问】请描述实验现象，试判断出结论。

【学生回答】(相互补充) 1．两极均产生气体。

2．阴极区附近溶液出现红色，有碱生成。

3．阳极淀粉碘化钾试纸变蓝，气体有刺激性气味，应是Cl2。

【阅读讨论】阅读教材，看后相互讨论，推选代表回答产生这种现象的原因。

【小结并板书】师生共同总结：

在阴极：由于2H+＋2e- = H2↑，H+不断被消耗，促进H2O

H+＋OH-向右移动，破坏了水的电离平衡，c(OH-)相对的增大了，因此，在阴极附近形成了氢氧化钠溶液。

【提问】写出电解的总的化学反应方程式。

【板演】2NaCl＋2H2O = H2↑＋Cl2↑＋2NaOH

【追问】这样写是否正确？

【回答】不正确，反应条件应写通电或电解。

【过渡】工业上就是应用电解食盐水溶液的方法制取烧碱和氯气的，下面我们研究工业制碱方法。

【板书】二、离子交换膜法制烧碱

【讲述】目前世界上比较先进的电解制碱技术是离子交换膜法。请同学们结合幻灯片上的自学提纲，阅读教材。

【投影】1．离子交换膜电解槽的简单构造如何？

2．离子交换膜的作用是什么？

3．工业制碱的简单生产流程怎样？

【自学讨论】学生阅读，同学之间可以相互讨论，教师解疑。

【小结】师生共同活动：

【板书】1，生产设备名称：离子交换膜电解槽

阳极：金属钛网(涂钛钌氧化物)

阴极：碳钢网(有镍涂层)

阳离子交换膜：只允许阳离子通过，把电解槽隔成阴极室和阳极室。

2．离子交换膜的作用：

(1)防止氯气和氢气混合而引起爆炸

(2)避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响氢氧化钠的产量

3．生产流程(详见教材内容)。

【投影】

【设疑】氯碱工业的原料是饱和食盐水，由于粗盐中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-杂质，会在碱性溶液中形成沉淀，损坏离子交换膜，所以必须要对粗盐水进行净化。那么，如何净化盐水呢？

实际上这是一个物质分离和提纯的问题。请同学们思考：

1．用什么方法除去泥沙？

2．用什么试剂除去Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-？

3．所用试剂只有过量才能除净这些杂质，你能设计一个合理的顺序逐一除杂吗？

【讨论】同学之间相互讨论探讨。

【归纳总结】师生共同活动。

【板书】4．精制食盐水

步骤及原理如下：(所加试剂必须过量，过量试剂必须除去，步骤必须最简单)

①过滤以除去泥沙。

②加入稍过量的BaCl2溶液以除去SO42-：SO42- + Ba2+ = BaSO4↓。

③加入稍过量的Na2CO3溶液以除去Ca2+和Ba2+：CO32- + Ca2+ = CaCO3↓；CO32- + Ba2+ = BaCO3↓

④加入稍过量的NaOH溶液以除去Mg2+、Fe3+：Mg2+＋2OH-＝Mg(OH)2↓；Fe3+＋3OH-＝Fe(OH)3↓

⑤过滤以除去上述产生的沉淀。

⑥这样处理后的盐水仍含有一些Ca2+、Mg2+等金属离子，必须用离子交换树脂除去。

【小结】由学生总结一下本节课所讲述内容，教师适时给予点拨

【板书设计】

一、电解饱和食盐水反应原理

二、离子交换膜法制烧碱

1．生产设备名称：离子交换膜电解槽

阳极：金属钛网(涂钛钌氧化物)

阴极：碳钢网(有镍涂层)

阳离子交换膜：只允许阳离子通过，把电解槽隔成阴极室和阳极室

2．离子交换膜的作用：

(1)防止氯气和氢气混合而引起爆炸

(2)避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响氢氧化钠产量

3．生产流程

4．精制食盐水

步骤及原理如下：(所加试剂必须过量，过量试剂必须除去，步骤必须最简单)

①过滤以除去泥沙

②加入稍过量的BaCl2溶液以除去SO42-：SO42- + Ba2+ = BaSO4↓。

③加入稍过量的Na2CO3溶液以除去Ca2+和Ba2+：CO32- + Ca2+ = CaCO3↓；CO32- + Ba2+ = BaCO3↓

④加入稍过量的NaOH溶液以除去Mg2+、Fe3+：Mg2+＋2OH-＝Mg(OH)2↓；Fe3+＋3OH-＝Fe(OH)3↓

⑤过滤以除去上述产生的沉淀。

⑥这样处理后的盐水仍含有一些Ca2+、Mg2+等金属离子，必须用离子交换树脂除去。