鲁科版2019 高中化学 选修一 第3章 微项目 揭秘索尔维法和侯氏制碱法——化学平衡思想的创造性应用 教案
展开课程基本信息 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
课例编号 | 26 | 学科 | 化学 | 年级 | 高二 | 学期 | 一 | |||||||||||||||||||||||||||||||
课题 | 揭秘索尔维法和侯氏制碱法 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
教科书 | 书名： 化学 选择性必修1 化学反应原理 出版社：山东科技出版社 出版日期：2020年 7 月 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
教学目标 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
教学目标： （1）运用水溶液体系的认识模型分析索尔维法的反应原理和侯氏制碱法的母液循环利用问题，能书写相关方程式或从平衡移动角度解释原因。 （2）通过运用水溶液认识模型，分析工业制纯碱的原理，应用平衡思想对制备纯碱工业的条件进行调控和优化，建立研究复杂多平衡溶液体系的分析模型，发展对变化观念和平衡思想的认识。 （3）通过学习纯碱的工业制法和侯德榜的事迹，体会化学对社会发展的重大贡献，学习侯德榜勤于钻研、勇于创新实践的科学精神，树立绿色化学观念和社会责任感。 教学重点： 通过运用水溶液认识模型，分析侯氏制碱法制备原理，应用平衡思想对制备纯碱工业的条件进行调控和优化，对实际工艺条件在制碱工业中的作用进行合理的解释。 教学难点： 应用平衡思想对制备纯碱工业的条件进行调控和优化，对实际工艺条件在制碱工业中的作用进行合理的解释。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
教学过程 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
时间 | 教学环节 | 主要师生活动 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5min
8min
5min
5min |
项目活动1：解读索尔维制碱法之制碱原理分析
项目活动1：解读索尔维制碱法之制碱条件的优化
项目活动1：解读索尔维制碱法之整体认识索尔维制碱法
项目活动2 ：体会侯氏制碱法的创新
| 介绍纯碱的重要用途。 简要介绍纯碱的制造历史。 【问题1.1】索尔维制碱法以NaCl、NH3、CO2、H2O为原料，可制得NaHCO3， NaHCO3可溶于水，而索尔维法却能得到NaHCO3沉淀，试用化学平衡的原理解释原因并书写制碱（纯碱）反应的化学方程式。 【学生】运用水溶液认识模型，基于宏观现象，分析微粒的来源、种类，相互作用。认识物质的结晶溶解平衡。书写索尔维制碱法的两步反应方程式。 【问题1.2】结合表1思考为什么第一步反应中不直接生成Na2CO3? 表1 几种盐的溶解性数据
学生发现碳酸氢钠的溶解度最小。 【问题2.1】请你思考可以通过改变哪些外界条件来增加NaHCO3产量？ 【学生】基于平衡，Na+(aq) + HCO3−(aq) 【问题2.2】实际工业中为什么要先向饱和食盐水中通入氨气制得氨盐水，再通入二氧化碳？ 【教师】启发学生思考该操作的目的是，为了获得更多的HCO3− 【师生】共同回忆：室温下，CO2 的溶解度（1:1）， NH3 的溶解度（1:700） 【学生分析】先通NH3：持续通入CO2（足量）即可，操作简便；吸收的CO2量多, HCO3−产量大。先通CO2：需要控制NH3的吸收量（少量）；吸收的NH3量少，HCO3−产量小。 【问题2.3】还可以通过调控什么条件促使下列平衡正向移动呢？ 资料卡片：NaHCO3在不同温度下的溶解度数据
【学生】通过调控温度，即降低温度可以使得平衡正向移动。 教师归纳分析思路：基于宏观目标，分析物质的组成、微粒、平衡，通过调控外界条件可以进一步调控微粒的种类、数量和相互作用。 【观看模拟制碱实验视频】向冰水浴中的饱和氨盐水（含酚酞）里持续通CO2 【问题2.4】请分步书写整个实验过程中反应的离子方程式。 【问题2.5】下面是索尔维制碱法的工艺流程图，书写“灰蒸”这一步反应的离子方程式。从绿色化学角度，评价索尔维法的优点和不足。
【学生分析】通过分析母液中的主要微粒，分析“灰蒸”的主要目的，进一步认识索尔维法的优点和不足。 优点：NH3、CO2实现循环利用 不足：CaCl2、NaCl直接排放，利用率低 【过渡】介绍侯德榜制碱的历史背景：合成氨已经工业化，食盐稀缺，因此食盐的回收利用非常重要。 质疑：要提高食盐的利用率，母液的循环利用至关重要，那么母液能否不经过处理直接回收循环利用呢？ 【师生共同分析】高浓度的Cl−会使补加的食盐难以溶解，NH4+浓度过高可能会以铵盐的形式析出，影响产物的产率和纯度。 因此要循环利用氯化钠，就要先从母液中分离出NH4Cl，且氯化铵是一种优质氮肥。 【问题3】侯氏制碱法工艺流程图如下，请你思考实际工业中 “吸氨”、“冷析”、“盐析”过程的具体目的是什么？
【师生对话】学生基于核心目标分离氯化铵，找到平衡：NH4+(aq) + Cl−(aq) 上述平衡的ΔH＜0，“冷析”——降低温度促进平衡正向移动。 【观看实验室模拟制碱母液的处理实验视频】 【教师小结】侯氏制碱法利用氯化铵溶解度随温度变化大的特点，通过降温进行“冷析”，使氯化铵沉淀析出而脱离体系。生成的氯化铵可以用作化肥。添加食盐进行“盐析”，可使更多的氯化铵析出，同时补充母液中的 Na+，可以继续循环利用，有利于碳酸氢钠的析出。介绍联合制碱法。 【课堂小结】总结分析真实溶液问题的一般思路。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
