高中化学《5非金属元素5.3化工生产氯碱工业和联合制碱工业》176沪科课标教案课件教学设计

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沪科课标版
拓展型课程
5.
非金属元素
5.3
化工生产
第二课时
联合制碱工业
教学设计
［三维目标］
知识与技能
1、了解侯氏制碱法的工艺流程，能说明侯德榜对氨碱法制碱工艺做出了什么改进。

2、知道纯碱是一种重要的基本化工原料，纯碱生产以海盐为原料，能说明制碱的化学原理和主要生产步骤并能写出相应的化学方程式。

3、培养学生的分析问题、解决问题能力和思维能力。

过程与方法
通过纯碱制造技术的主要发展历程，能从原料、原理、工艺
等方面对几种制碱方法进行评价从而使学生了解学习和研究化学问题的一般方法和思维过程。

情感、态度和价值观
通过科学家的成功案例，激发学生的学习热情、学习兴趣。

［重
点］制碱的化学原理和主要生产步骤并能写出化学方程式。

［难
点］能从原料、原理、工艺等方面对几种制碱方法进行评价，体会社会需求、资源的科学利用、各种技术间的相互借鉴是推动生产技术发展的重要因素。

［教学地位］纯碱在造纸、玻璃等工业生产中具有重要应用，侯氏制碱是一种先进的制碱技术，我国化学家侯德榜为国家争得了荣誉，因此，侯氏制碱的工艺流程也成为高考的热点，尤其是制碱的原理、操作是高考的高频考点。

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［教学设计］
［新课导入］他曾经是中国科学技术协会副主席、中国化学会理事长、中国化工学会理事长，他还是中国科学院技术科学部委员。

他是中国化学工业史上一位杰出的科学家，他所著的《纯碱制造》被世界各国化工界公认为制碱工业的权威
专著。

他创立了中国人自己的制碱工艺——侯氏制碱法。

你知道他是谁吗？
［学生回答］：侯德榜
［情景导入］
1937年，抗日战争爆发，由于当时内地盐价昂贵，用传统的索尔维法制碱成本太高，无法维持生产，为寻找适应内地条件的制碱工艺，永利公司准备向德国购买新的工艺，但德国与日本暗中勾结，除了向侯德榜一行高价勒索外，还提出了种种对中国人来说是丧权辱国的条件，为了维护民族尊严，侯德榜与永利的工程技术人员一起，经过600多次的实验分析，终于确定了具有自己独立特点的新的制碱工艺，1941年，这种新工艺被命名为“候氏制碱法”。

一、纯碱工业的发展史：
［分析讲解］纯碱是重要的化工原料之一，也是大众消费品，广泛应用于玻璃、钢铁、化学、医药、搪瓷、纺织、印染、造纸、食品等多种工业的生产。

用量极大，被誉为“化工之母”。

纯碱工业始于18世纪末，法国科学家勒布朗，比利时科学家索尔维，中国科学家侯德榜等，都先后作出了突出的贡献。

［问题导思］1、纯碱属于碱类物质吗？
2、试写出纯碱学名为
，化学式为
，俗称。

［学生回答］1、纯碱不属于碱，属于盐类物质。

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2、纯碱学名为碳酸钠，化学式为Na2CO3，俗称苏打。

［复习旧知］
1、BaCl2溶液中通入CO2有何现象？
2、BaCl2和氨水的混合溶液中通入适量CO2有何现象？CO2过量有何现象？请写出CO2适量时的总反应方程式。

［学生回答、书写］1、不反应，无现象
2、BaCl2
+
H2O
+2
NH3
+CO2==BaCO3
↓
+2
NH4Cl
［变式训练］
1、
NaCl溶液中通入CO2有何现象？
2、NaCl和氨水的混合溶液中通入过量CO2有何现象？
［学生回答、书写］1、不反应，无现象
2、NH3+CO2+H2O==NH4HCO3
NH4HCO3+NaCl==NaHCO3↓+NH4Cl
总：NaCl
+
CO2
+
H2O
+
NH3
==
NaHCO3
↓
+
NH4Cl
［化学史话］
纯碱工业的开端——勒布朗法
1788年，法国的勒布朗用浓硫酸使氯化钠转化为硫酸钠,再
用焦炭使之转化成硫化钠，再将硫化钠与石灰石反应得到碳酸钠。

他用4年时间设计了一套生产流程。

虽然勒布朗法耗煤量大，产品质量不高，设备也易被腐蚀，但是解决了当时纯碱需求的燃眉之急。

到19世纪末，这种生产方法才被淘汰。

二、勒布朗制碱法：
［分析讲解］大家知道，纯碱被誉为“化工之母”，通过化学史话的学习，1788年法国的化学家勒布朗开始了制碱历程。

他利用的反应流程如右图所示，通过大家的分析讨论，请回答下列问题。

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［问题导思］1.
勒布朗制碱法的原料是什么？
2．优缺点是什么？
［学生回答］1、原料：食盐、石灰石、煤、硫酸
2．优点：解决了当时纯碱需求的燃眉之急。

缺点：原料价格高，对设备腐蚀严重；难以连续化大生产，产品不纯，原料利用不充分，废渣污染环境。

三、索尔维制碱法--氨碱法
［分析讲解］地球上的海水中含有大量的NaCl，比利时科学
家索尔维经过查阅大量资料和好多次实验，1861年用氨溶液、二氧化碳与食盐混合制成碳酸钠（称为氨碱法）
索尔维本身既是科学家又是家底雄厚的实业家，万贯家财都捐给科学事业。

索尔维提供了召开世界最高水平学术会议——“索尔维会议”的经费。

［新知构建］
1．索尔维制碱法的工艺流程
2．索尔维制碱法的几道工序
(1)盐水的精制：在用原盐配制的饱和食盐水中，加入熟石灰和纯碱，以除去食盐水中的Mg2＋和Ca2＋。

(2)盐水氨化：在精制盐水中，通入氨气制成氨盐水。

(3)氨盐水碳酸化：使氨盐水吸收二氧化碳，生成碳酸氢钠和氯化铵。

NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl
(4)碳酸氢钠的转化：滤出碳酸氢钠后煅烧得到纯碱，同时回收近-
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一半的二氧化碳再利用。

2NaHCO3=====煅烧Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑
(5)氨的循环：将氯化铵加石灰乳反应，回收氨循环利用。

2NH4Cl＋Ca(OH)2=====△2NH3↑＋CaCl2＋2H2O
［问题导思］
1．索尔维制碱过程中用的原料是什么？可循环利用的物质有哪些？
2、实际生产中，原料食盐中常有Ca2＋、Mg2＋等杂质，如果不除去这些杂质会产生什么危害？
3、氨碱法的生产过程中，盐水氨化和氨盐水碳酸化的工序能否调换？
4、氨碱法制纯碱涉及反应原理的方程式是什么？
［学生回答］
1、原料是食盐、氨和二氧化碳。

可循环利用的物质有NH3 、CO2
2、Ca2＋、Mg2＋分别与CO2－3反应生成CaCO3和MgCO3，既浪费了原料，又使所得的产品不纯。

3、NH3易溶于水（1:700），也溶于食盐水，使溶液呈碱性，从而能吸收大量CO2；若两道工序调换，CO2微溶于食盐水，溶有少量H2CO3的食盐水吸收NH3时，反应的量少，也不能生成HCO－3。

4、NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl
2NaHCO3=====煅烧Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑
［背景资料］：在19世纪60年代，欧洲食盐，石灰石已经可以大。