8.3 海水制碱 教案（2课时）

海水“制碱”
第一课时
学习目标：
（一）知识目标：
1、了解氨碱法制纯碱的原料和步骤
2、知道氨碱法制纯碱的化学反应原理
3、了解纯碱在日常生活和工农业生产中的应用
（二）能力目标：
培养学生探究、合作、交流、创新的能力以及分析问题、解决问题的能力。
(三)情感目标：
通过了解侯德榜的事迹，激发爱国热情，树立正确的科学观和人生价值观。
教学重点：氨碱法制纯碱的化学反应原理
教学难点：树立元素守恒观
教学过程：
创设情景：
同学们好！今天我给大家准备了一份“礼品”，看看是什么？（碳酸钠）碳酸钠俗称纯碱或苏打。你在哪儿见过它？（厨房）它不仅是人们日常生活的常用品，也是重要的化工原料。 20世纪初，中国所需纯碱全部依赖进口。我国有一位专家在1926年采用先进的技术生产出纯碱，打破了西方国家对制碱技术半个多世纪的垄断。这个人是谁？——侯德榜。
点明课题：这节课我们就沿着科学家的足迹重温如何用海水“制碱”。
教师板书：海水“制碱”
提出问题：海水中的资源特别丰富，那么海水中有纯碱吗？
学生回答：没有
教师设问：我们知道，因为海水中有氯化钠，所以我们可以从中晒制食盐……，可海水中没有碳酸钠我们怎么“制碱”呢？
启发引导：请同学们根据质量守恒定律，从化学反应的实质入手，分析、研究如何以海水资源为基础来获取重要的化工原料——纯碱？
提出问题：Na2CO3由哪些元素组成？Na2CO3中的哪种成分可以从海水中获得？由NaCl制Na2CO3还需要含什么元素的物质？
学生回答：钠、碳、氧；钠（或钠、氧）；含碳、氧元素的物质。
提出问题：假如你是一位厂长，你在设计产品生产的方案中，你会考虑什么问题？
学生回答：原料来源是否丰富、易得？价格是否低廉？工艺流程及设备（生产方法）是否简单？生产过程是否安全？是否会造成环境污染？是否节约能源？……
提出问题：常见、廉价的含碳、氧元素的物质是什么？
学生回答：二氧化碳。
高温
提出问题:怎样制取大量二氧化碳？
学生回答： CaCO3 = CaO+CO2↑
启发引导：从化学转化角度考虑你认为制取碳酸钠的原料有哪些物质?
学生总结：制取碳酸钠的原料：食盐、石灰石。
教师引导：在具体的生产过程中又是怎样转化的?
学生阅读：请同学们查阅资料。
学生活动：相互交流。
教师提问：你能说说氨碱法制碱的原理。
教师讲解：流程中氨盐水含有几种物质？氨盐水吸收二氧化碳后，除了得到碳酸氢钠还能得到什么物质？
提供信息：浓氨水吸收二氧化碳生成一种盐：2NH3 +CO2 +H2O＝（NH4）2CO3
继续吸收二氧化碳可发生反应：（NH4）2CO3+CO2 +H2O＝2NH4HCO3
教师引导：NH3 +CO2 +H2O＝NH4HCO3 NH4HCO3+ NaCl＝NaHCO3 +NH4Cl
学生巩固：写出制碱反应方程式并巩固。
检查效果：
教师启发：在刚才的学习交流中同学们是否有疑惑？请大家提出来。
学生质疑：为什么石灰石是“制碱”的原料？为什么氨盐水比食盐水更容易吸收二氧化碳？为什么以氨为媒介？氨盐水吸收过量的二氧化碳后生成的碳酸氢钠和氯化铵，哪种物质首先结晶析出？为什么？…
（学生不一定能提的全面，教师可视具体情况灵活处理。对于学生提不出的问题，教师以问题的形式补充）
指导方法：问题的解决要依靠我们学过的知识，再就是查阅有关的资料，今天老师也查了一些，运用这些资料和我们所学过的知识，能不能解决我们提出的问题呢？先阅读资料再小组讨论。
投影资料：
1、气体的溶解度随压强的增大而增大，氨气的溶解度为1︰702（水和氨气的体积比），二氧化碳的溶解度为1︰1，氨气溶于水生成氨水呈碱性，二氧化碳溶于水生成碳酸呈酸性。
2、几种物质的溶解度：
10℃
20℃
30℃
40℃
NaCl
35.8
36.0
36.3
36.6
NH4HCO3
15.8
21.0
27.0
------
NaHCO3
8.1
9.6
11.1
12.7
NH4Cl
33.3
37.2
41.4
45.8
师生交流：引导学生运用所学知识和有关资料解决问题。（尽可能让学生总结归纳）
1、石灰石煅烧产生的二氧化碳作为氧源和碳源。
2、氨气易溶于水，使溶液呈碱性，二氧化碳溶于水显酸性，二者能发生中和反应。
3、虽然氨气没有对产品提供成分元素，但是为实现氯化钠到碳酸钠的转化提供了反应的条件。
4、碳酸氢钠先析出，在相同温度下，碳酸氢钠的溶解度比氯化铵要小得多。
投影资料：纯碱生产车间；氨碱法生产纯碱的流程图。（供学生学习参考）
教师引导：你打算怎样处理最后生成的二氧化碳？
学生回答：循环利用
教师引导：化工产品的生产是利用原料最大限度的获取产物，尽量做到物尽其用。应怎样处理氯化铵呢？
1、在纯碱的生产过程中哪些物质得到了循环使用?
2、分析氨碱法有什么优点和不足？
3、为什么说侯氏制碱法促进了世界制碱技术的发展？
学生阅读：多识一点。
学生总结：高温煅烧石灰石生成的氧化钙加水可生成氢氧化钙，然后与氯化铵反应生成氨气循环利用。
教师讲述：侯氏制碱法相对于氨碱法的两大优点：一是氯化铵直接作产品用作氮肥；二是把氯化钠的利用率由70%提高到96%。
学生欣赏：侯德榜简介
导入用途：前面提到纯碱被誉为“化工之母”，那么纯碱有什么用途呢？
学生自学：查一下资料，体会纯碱和碳酸氢钠的用途。
应用拓展：1926年，我国化学家侯德榜先生发明了“侯氏制碱法”，它的基本原理是：在浓氨水中通入足量的CO2生成一种盐；然后在此溶液中加入细小食盐粉末，由于NaHCO3在该状态下溶解度很小，呈晶体析出；同时由于NaHCO3不稳定，加热后生成纯碱、水和二氧化碳。根据以上叙述简要回答问题：
⑴用上述方法进行生产时，所用的起始原料为 （写出它们的化学式，下同）
⑵最终产品是 。
⑶有关的化学方程式是 、 、 。
⑷有人认为侯氏制碱法的优点有四个：你认为其中不正确的是( )
A.生产过程中部分产品可选为起始原料使用B.副产品是一种可利用的氮肥
C.反应不需要加热 D.副产物不会造成污染环境
学生总结：谈谈本节课你有什么收获？
教师小结：本节课我们重点学习了海水制碱的原理，了解了侯氏制碱法以及纯碱碳酸氢钠的用途。同学们可以从侯德榜身上看到中国人的智慧与勤劳,希望你们能真正体会科学探究过程中的艰辛与成功来之不易，学习侯德榜那种勤奋、创新、爱国的科学精神。
第三节 　海水“制碱”
第二课时
一、学习目标：
（一）知识目标：
1、认识纯碱（碳酸钠）等盐类物质的重要性质。
2、了解常见盐的溶解性。
3、理解复分解反应的实质。
（二）能力目标：
培养学生自主、探究、合作、交流、创新能力以及观察、动手、分析问题、解决问题的能力。
(三)情感目标：
通过老师和学生共同合作，从中体会到交流、合作、探究的乐趣，培养学习兴趣。
二、教学重点：实验探究纯碱的性质。
三、教学难点：理解复分解反应的实质。
四、教法：实验探究、多媒体教学
五、教学过程：
情景引入：同学吃过馒头吗？可你知道做馒头之前需要对面粉发酵吗？当面团发酵时间过长，会散发出什么气味？这时应加入什么物质？
学生回答：酸味；纯碱（碳酸钠、苏打）
提出问题： 加入碳酸钠的面团蒸出的馒头没有酸味且疏松多孔，为什么？
学生交流： 猜测可能是碳酸钠和酸反应生成气体。
鼓励引入新课：同学们回答得很好，敢于提出自己的想法。我们知道性质决定用途，如果大家想知道猜测的对不对，那就需要我们对碳酸钠的性质有更多的了解。
点明课题：这节课我们学习——纯碱的性质。
导入探究：刚才我们猜测碳酸钠可能和酸反应生成气体，利用现有的仪器和药品如何证明？
学生设计：分别取少量碳酸钠固体于试管中，分别加入稀盐酸和稀硫酸，观察现象。
提出问题：教师引导：根据提供的药品你还可以设计哪些实验？
学生设计：与酚酞、与氢氧化钙、与氯化钡…
（所有实验均让学生设计方案，教师补充纠正。）
教师鼓励：同学们想不想完成你设计的实验？——想。但在实验时一定要注意以下问题：
⑴实验过程中注意安全，正确使用仪器；
⑵在实验探究1和2中，碳酸钠固体的量取约四分之一药匙，水或稀盐酸约2毫升；
⑶在实验探究3和4中，碳酸钠溶液的量取约1～2毫升。
（鼓励学生合作完成，边实验边记录实验现象。）
交流共享：
各组同学回顾并交流实验现象，教师以填表方式展示。
实验现象
结论或化学方程式
与稀盐酸反应
有气泡产生
Na2CO3 + 2HCl =2NaCl + CO2↑ +H2O
与稀硫酸反应
有气泡产生
Na2CO3+H2SO4 =Na2SO4+ CO2↑ +H2O
与氢氧化钙反应
石灰水变浑浊
Na2CO3+Ca（OH）2=CaCO3 ↓+ 2NaOH
与氯化钡反应
产生白色沉淀
Na2CO3 + BaCl2 =BaCO3 ↓+ 2NaCl
与酚酞试液作用
酚酞试液变红
(说明：性质形成于活动与探究的过程中，通过学生自己对实验的独立观察和解释，初步形成对碳酸钠化学性质的认识。借助观察、实验、记录、结论等不同手段，将科学方法的学习与科学探究活动的开展、科学知识的获得紧密结合起来，探究中同学们情绪兴奋，达到预想效果。)
（引导学生谈探究体会）
提出问题：通过以上实验，你对碳酸钠俗称纯碱是怎样理解呢？
学生回答： 碳酸钠的水溶液呈碱性（俗名纯碱的原因）；盐溶液不一定显中性。
提出问题：碳酸钠与稀盐酸、稀硫酸生成的气体可用什么物质证明？
学生回答：澄清的石灰水。
教师提问：具有CO32-离子的盐是不是都可与酸反应并产生二氧化碳气体，可否用此方法检验碳酸根离子。（回顾碳酸钙与盐酸的反应）
学生交流：可以。
教师启发：归纳总结纯碱等盐类的化学反应规律。（可通过酸和碱的通性总结归纳盐的两条通性。）
（说明：通过引导设计和开放性的探究，引导学生对学习内容和学习结果进行反思、整理，培养学生自我反思的意识和能力。）
点明任务：在第一单元学过三类化合物酸、碱、盐，教师出示几种物质的化学式，请同学们说出这几种物质的类别。
NaCl、KNO3、FeCl2、FeCl3、FeSO4、Na2CO3、CaCO3
教师提问：根据组成元素把这些盐分类吗？
学生交流：
教师讲解：我们可以根据盐中是否含氧把盐分为无氧酸盐和含氧酸盐。无氧酸盐读作某化某，含氧酸盐读作某酸某。
盐的种类非常多，也可以根据盐含有的相同离子给一统称。同学们请看“部分盐的溶解性表”中的第二行的盐依次是硝酸铵、氯化铵、硫酸铵和碳酸铵都含有相同的阳离子，它是——NH4+,可统称为铵盐；再看第二列的盐都含有相同的阴离子，它是——NO3-,这些盐可统称为硝酸盐；以此类推，第三列的盐可统称为——盐酸盐。不同的盐在水中的溶解性是不同的。我们可以结合“表”，总结盐的溶解性规律（顺口溜）。
附：钾钠铵盐硝酸盐，全部溶于水中间；
盐酸盐不溶氯化银，硫酸盐不溶硫酸钡；
碳酸盐只溶钾钠铵。
导入复分解反应实质：在实验探究中碳酸钠与稀盐酸、稀硫酸、氢氧化钙、氯化钡反应的基本类型是什么？
学生回答：复分解反应
多媒体展示：演示氢氧化钠与盐酸、硝酸银与氯化钠、碳酸钠与稀盐酸反应的过程。
归纳总结：复分解反应的实质是酸、碱、盐电离出的离子之间的相互结合，两种离子之间若能结合生成沉淀、气体或水，反应便能发生，否则不能。请同学们根据复分解反应的实质完成下面的习题。
反馈练习：
1、实验中学的同学开展复分解反应研究性学习，设计了如下研究性学习思路：
[练习质疑]下列各组物质间均能反应，写出③、④反应的化学方程式
①氢氧化钠溶液与盐酸
②碳酸钠溶液与盐酸
③硫酸铜溶液和氢氧化钠溶液________ __________________。
④硝酸银溶液与氯化钠溶液_____________ _______________。
[研究讨论]上述反应为什么能够发生?是因为这些反应物中含有特殊的阴、阳离子，如①中有H+和OH-，②中有H+和CO32-，③中有___ ____, ④中有____ 。
[构建网络]按照一定的顺序排列这些离子,就可以形成一种网络形式.在网络中,用短线相连的这些阴阳离子能两两结合生成沉淀或气体或水.现有Ca2+、SO42-、NH4+，请将它们填入下面合适的“（ ）”中，形成一个更为完整的复分解反应网络。
（ ） （ ）

OH-——H+——CO32-——Ba2+——（ ）

Cu2+
[拓展运用]通过形成的网络，可以判断化合物间能否共存，进行物质的鉴别，用于物质的除杂等。如敞口放置氢氧化钠溶液部分变质，可以加入__________（填化学式）除去杂质。
2、工业上可用石灰石、纯碱和水为原料制取烧碱，请你写出制取过程中发生反应的化学方程式。
、 、 。
3、厨房中有两种白色固体，只知道它们分别是食盐和碳酸钠中的某一种，请你利用厨房中现有的条件，用化学方法把它们区别出来。
4、实验室里有一瓶氢氧化钠溶液长时间未盖瓶塞，现欲证明氢氧化钠溶液已变质，你打算怎样证明？
学生总结：谈谈本节课你有什么收获？
教师小结：
本节课我们主要通过实验探究了纯碱的化学性质，总结出盐的一些通性，加深了对复分解反应实质的理解。
课后作业：挑战自我1、2、3、4。