联合制碱工业教案Word版

高三化学——

化工生产专题

松江区教师进修学院附属立达中学夏登峰

[教学背景]

【教学内容】“化工生产”是高三化学教材第五章非金属元素的最后一节内容，包括氯碱工业、联合制碱工业等。

【意义】化工生产与理论实际关系密切，教材安排非金属元素及其化合物、氧化还原反应、离子互换反应、动态平衡等化学原理、理论等内容之后学习化工生产，学生已有一定的知识储备，对所学知识起到一定的指导作用。学习化工生产为学生后续学习金属及其冶炼打下了基础，同时巩固了已有知识。

【课标要求】对于氯碱工业和联合制碱工业的教学，应注意对原理以及生产流程的设计、比较、改进等相关资源进行充分挖掘和展示，提高学生的感性认识和理论联系实际的能力，激发学生的兴趣和求知欲，落实情感态度和价值观的教育。注意从生产流程的角度引导学生认识化学理论与生产实际的关系，发挥理论的指导作用。引导学生用对比的方法，运用化工生产的基本原理分析索氏制碱法和候氏制碱法异同、氯碱工业的改进，根据实际生产进行相关的计算通过思考、互动，从中理解物料平衡、能源充分利用、绿色化学等思想，感受化学原理应用于实际化工生产的方法和科学技术的发展。

一．[教学目标]

知识与技能

1、氯碱工业原理（B）

2、索氏制碱法原理(A)

3、候氏制碱法和简单流程，并与索氏制碱法作对比(B)

4、化工生产的一些基本原理(充分利用原料、充分利用能量和保护环境)(A)

过程与方法

1、用对比的方法，分析索氏制碱法和候氏制碱法，感受化学原理应用于实际化工生产的方法；产生学习兴趣，懂得化学和生活改善、生产发展、社会进步的关系（A）

2、从电解池的改进中了解技术改革的基本思路，探讨氯碱工业发展的前景（A）

2、通过预习、查找资料等培养自学能力和批评精神（A）

情感态度价值观

1、体验化学工业发展和社会物质文明提高的关系，树立“绿色化学”思想，增强民族自豪感（A）

2、用“充分利用原料、充分利用能量和保护环境”原理分析化工生产优点和缺点，形成合理利用资源、保护环境，确立可持续发展的观念，增强社会责任感（A）

教学重点和难点

重点：氯碱工业原理、候氏制碱法原理

难点：①食盐水的精制、电解槽中离子隔膜的作用、②候氏制碱法生产流程及优点

[教学过程]

一、氯碱工业

1、电解饱和食盐水原理（包括电子流动、电极反应式、物质检验、总方程式、电解、与电解池比较）

问题：工业上是如何电解饱和食盐水的？相互之间会发生哪些反应？

工业生产中，为了避免产物氢气与氯气混合反应，需要使用特殊的电解槽——立式隔膜电解槽

2、氯碱工业装置——立式隔膜电解槽 电解原理示意图

氯碱工业主要产品——烧碱、氢气、氯气、盐酸

主要设备——阳离子交换膜电解槽。优点：阳极（金属钛）氯气不易腐蚀；阳离子交换膜隔成阴极室和阳极室，防止氢气氯气混合，防止氯气与氢氧化钠作用影响烧碱质量

讨论：从电解饱和食盐水的电解槽流出的氯化钠和氢氧化钠的混合溶液，如何能取得产品，又不浪费原料？

3、生产工艺流程

4、饱和食盐水的精制

讨论：如何从食盐水中除去Mg2+、Ca2+、SO42-等杂质

饱和食盐水的精制，除去食盐中的Mg2+、Ca2+、SO42-——NaOH 、Na2CO3、HCl

5、氯碱工业的特点

10%NaOH 16%NaCl 溶液

NaOH Na2CO3

沉 渣

H2 Cl2

50%NaOH 溶 液

NaCl 晶体

脱 盐

精 制 电 解 化 盐 粗盐 H2O

氯碱工业的特点除原料易得、生产流程较短外，主要还有两个突出问题：

（l ）能源消耗大:每生产1吨100％烧碱需耗电2580度，耗汽5吨，总能耗折标准煤为 1.815吨。

（3）腐蚀和污染 氯碱产品如烧碱、盐酸等均具有强腐蚀性，在生产过程中使用的原料如石棉、汞和所产生的含氯废气都可能对环境造成污染，因此防止腐蚀和三废处理也一直是氯碱工业的努力方向。

【例题1】氯碱厂电解饱和食盐水制取氢氧化钠的工艺流程示意图如下图。依据下图，完成下列填空：

（1）在电解过程中，与电源正极相连的电极所发生反应的化学方程式为 与电源负极相连的电极附近，溶液的pH 值

（2）工艺食盐水含Mg 2+、Ca 2+

等杂质，精制过程中发生反应的离子方程式为

（3）如果粗盐中SO 42-含量较高，必须添加钡试剂除去SO 42-，该钡试剂是 A. Ba(OH)2 B.Ba(NO 3)2 C. BaCl 2

(4)为了有效除去Mg 2+、Ca 2+、SO 42-，加入试剂的合理顺序为

A.先加NaOH ，后加Na 2CO 3，再加钡试剂

B.先加NaOH ，后加钡试剂，再加Na 2CO 3

C.先加钡试剂，后加NaOH ，再加Na 2CO 3

（5）脱盐工序中利用NaOH 和NaCl 在溶解度上的差异，通过 、冷却、 （填操作名称）除去NaCl

（6）在隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阳极区，为阳极区和阴极区，防止氯气与氢氧化钠反应；采用无隔膜电解冷的食盐水时，氯气与氢氧化钠充分接触，产物仅是氢氧化钠和氢气，相应的化学方程式为

【分析】本题利用氯碱厂电解饱和食盐水制取氢氧化钠知识重在对实验原理、装置原理与操作原理的训练。在除杂过程中应注意不能引入新的杂质。为了除尽杂质，所加的试剂必须过量，但是最后又不能引起新的杂质，所以前面引进的杂质要能被后面所加试剂除去，而最后加入过量试剂要不影响产品的纯度。 【答案】(1)2Cl －－2e

Cl 2↑ 升高 (2)Ca 2＋

＋(CO 3)2CaCO 3, Mg 2＋

＋2OH ]M g (O H )2

(3)A/C (4)BC

(5) 蒸发 过滤

10%NaOH 16%NaCl 溶液 NaOH Na2CO3 沉 渣 H2 Cl2 50%NaO H 溶 液 NaCl 晶体

脱 精 电 化 粗盐