课题3　纯碱的生产教案及板书设计

课题 纯碱的生产

教学目标

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.

掌握氨碱法及联合制碱法的原理。

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：氨碱法的生产原理

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：多媒体课件 黑板

教学方法：讲授法 讨论法 分析法 总结法 教学设计：

【引入】这一节课，我们一起来讨论“纯碱的生产”的相关问题。

【板书】课题3 纯碱的生产

[设问]你知道纯碱的化学名称及有关用途吗？

（碳酸钠）（图片展示）

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。

自然界中是否存在天然的碳酸钠？（图片）碱湖。

我们如何能够获得这些天然的纯碱呢？

（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。

【思考与交流】

1.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）。

【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。

2.根据天然碱的存在及其主要化学成分，请你设想工业生产碳酸钠的主要原料是什么？为什么？

碳酸钠中含有钠离子和碳酸根离子。自然界中存在的含钠离子的化合物很多，大量存在的、最常见的是氯化钠；因此，氯化钠是比较理想的生产原料之一。碳酸根可以有碳酸盐直接提供，也可有由二氧化碳制取，较为理想的原料是碳酸钙。

一、

氨碱法生产硫酸

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。氨碱法的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 【科学探究】

1、向AgNO3溶液中滴加KCl溶液会有什么现象？白色沉淀是什么？

溶液中应该含有哪些溶质离子？它们能够组成哪些溶质?那析出的为什么不是其他的溶质粒子呢？

这个反应的离子方程式为：Ag++Cl-===AgCl↓

【过渡】很好！现在我们来分析第二个问题。

2、20℃时，把碳酸氢铵、氯化钠和水配制成一混合溶液，当把溶液加热蒸发后冷却至20℃，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）

大家参照“溶解度表”，看析出的物质是什么啊？（碳酸氢钠）

很好！这个反应的化学方程式该怎么写呢？大家试着写一下。

NH4HCO3+NaCl====NaHCO3↓+NH4Cl 离子方程式为： HCO3-+Na+====NaHCO3↓

【过渡】根据这个反应，我们该怎么得到纯碱呢？

△

2NaHCO3====Na2CO3+CO2↑+H2O↑

那我如何利用原料制取碳酸氢钠？

CaCO3==CaO+CO2↑

CO2+H2O+NH3=== NH4HCO3 NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl 2NaHCO3=== Na2CO3+CO2↑+H2O↑

[展示]氨碱法生产原理示意图 CO2来自碳酸钙；NH3来自炼焦副产品。

[思考]在此生产过程中哪些物质得到了循环使用？

氨和部分CO2可循环使用。

[分析]分析氨碱法的优点？不足？

优点：

1、原料便宜；

2、产品纯度高；

3、氨和部分二氧化碳可循环使用。 4、制做步骤简单。

不足：

1、氯化钠利用率不高。

2、产生了当时被认作没用的氯化钙。

【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（侯氏制碱法）

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；

2NaHCO3=2Na2CO3＋CO2↑＋H2O 【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】侯氏制碱法是根据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。

【学生探究活动】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%。

综合以上的分析，大家总结一下，联合制碱法有哪些优点呢？

3、侯氏制碱法的优点

(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

【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？

【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

【小组讨论】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。

【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？

【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

【作业】同步练习P42 1.2.3.5.7.9