课题3　纯碱的生产教学评价实录

课题3：

《纯碱的生产》教学设计

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、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。

（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】下列中关于物质的分类正确的组合是

碱性氧

酸性氧

组合分类

碱

酸

盐

化物

化物

A KOH HNO3

CaCO3

CaO SO3

B NaOH 石炭酸

NaCl Na2O SiO2

C NaOH CH3COOH CaF2

Na2O2

SO2

D 纯碱

H2SO4

NaOH SiO2

CO2

【解析】B组中石炭酸不是酸；C组中Na2O2不是碱性氧化物；D组中纯碱不是碱。

【答案】

A 【问】纯碱的化学名称是？

【答】碳酸钠

【问】碳酸钠不是碱为什么叫纯碱？

【答】因为Na2CO3是强碱弱酸盐，CO32-发生水解显碱性。

【讲解】而正是是这个不是碱的碱在化工化工用途中有非常重要的用途：

【展示】Na2CO3在发酵粉、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。（图片）

【问】如此重要的化工原料我们如何获得呢

【讲解】1、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，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】碱湖图片展示

历史上，一般经过张家口和古北口转运到全国各地，因此，在我国素有“口碱”之说。

【过渡】但从天然碱的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的产量和和纯度很少。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。

【过渡】世界上最早实现碳酸钠的工业生产的路布兰法的

【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

120℃

NaCl+H2SO4=======NaHSO4+HCl↑

600～700℃

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

1000℃

Na2SO4+2C=========Na2S+2CO2↑

1000℃

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】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，到19世纪60年代后被氨碱法所取代。接下来有请第一小组代表和大家分享他们探究氨碱法制纯碱的结果。

【学生探究活动一】一、氨碱法生产纯碱

(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。不同的是它还使用了炼焦的副产品氨。

【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。其主要反应式是

CaCO3===CaO+CO2 NH3＋CO2＋H2O=.NH4HCO3

NaCl＋NH4HCO3= NaHCO3↓＋NH4Cl

(2)、制取碳酸钠：碳酸氢钠（重碱）煅烧制得纯碱；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。

(2)缺点是：生成的氯化钙不易处理，食盐利用率较低，只有约70% 。

【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。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。今天我们对侯氏制碱法进行重点学习

【板书】二、联合制碱法（侯氏制碱法）

【过渡】现在我们先来认识一下我们的国宝级任务，一起来认识这个伟大的发明，解开它神秘的面纱

【讲解并板书】

1、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；

Na2CO3＋CO2↑＋H2O

2NaHCO3【过渡】联合制碱法的原理和氨碱法一样？其实真真不同的地方在第三步，我们来看侯氏制碱法的精妙之处。

【讲解并板书】(3)、侯氏制碱是根据NH4Cl在常温时的溶解度比NaCl大，而在低温下却比NaCl溶解度小的原理，在278K～283K(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，这样析出晶体后的溶液主要含NH3.H2O和NaCl溶液又可以回收作原料，提高了原料的利用率

2、原料：(1)来自于合成氨工业的NH3和CO2；

(2)精制食盐水

【过渡】联合制碱法的原理和氨碱法一样，大家很失望吧？

但只要你了解了以下内容我想你会改表你的看法。

【展示】历史背景。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。

【过渡】了解了以上的背景你肯定被这位伟大的科学家和他的发明所折服，那让我们来走进这位中国近代伟大的化学家，伟大的爱国者，来认识他，感受他。有请第二小组同学让他们带领我们了解伟大的化学家——侯德榜。

【学生探究活动二】侯德榜生平经历

【过渡】通过了解同学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”。

【过渡】现在我们平静心情，再来冷静的分析侯氏制碱法。

【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%。

【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

侯氏制碱法主要用氨碱法与合成氨联合生产，

(1)、一是原料的利用率高。侯氏制碱法生产中母液循环使用、氯化钠中的钠离子用来制造碱，氯化钠用来制造氯化铵。这样盐的利用率可达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) (2)、二是废物排放少。联合制碱法在生产过程中无大量废液、废渣排出，每吨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)、三是能源消耗低，可比单位综合能耗，联合制碱法为7100～8200MJ，而氨碱法为12000～14000MJ。(节约能源) (4)、四是成本低，联合制碱法同时生产纯碱和氯化铵，因此单位成本较低。(降耗) 【总结】以上的优点化做今天来看符合了，绿色环保、节能减排、以及经济的循环利用，提高了效益，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，侯德榜这位伟大的化学家，侯氏制碱法这项伟大的发明。而这项伟大的发明已给我们的家乡带来了伟大的变化。

【介绍】青海省柴达木循环经济试验区和青海碱厂

【思考与交流】通过学习同学们还发现人类历史上，科学技术的突破性重大发现和成果总是与一些伟大的名字联系在一起，路布兰（1791）、索尔维（1862）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？

八、习题

1.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

C.氯化钠的利用率达96% D.以上全是

2.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

3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

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。