氯气的生产原理教学设计.doc

氯气的生产原理教学设计福建省福清第一中学 吴国海1教学内容分析氯气的生产原理本节内容对应高中新课程苏教版化学1专题2的第一单元氯、溴、碘及其化合物。在教材编排体系中，氯、溴、碘及其化合物安排在“丰富多彩的化学物质”、“研究物质的实验方法”和“人类对原子结构的认识”之后。是学生在初中化学学习的基础上，进一步学习化学学科研究的基本方法-实验法。笔者以新课程标准为依据，以遵循学生的认知规律、培养学生热爱科学的情感为前提，紧扣海水资源这一线索，通过对电解饱和食盐水探究实验，注重从工业生产实际出发，体现化学在生产和生活中应用。 2学生学习情况分析 高一学生好奇心强，思维活跃，能积极主动地学习，同时已具备一定的化学思维基础和基础实验技能，但动手能力较差，对实验操作、实验现象及结果的分析和处理能力还有一定的欠缺，需要教师不失时机的引导。本节课笔者以学生自学、查找整理食盐工业生产和用途,创设问题情景，充分利用学生亲自动手实验探究来突破难点。3设计思想以学生为主，在课堂中创设学生自主学习、积极主动的教学环境。充分利用学生的生活经验，密切联系生活和社会实际，把新化学知识融入到创设的情景中，采用问题启发式、讨论法、实验探究法等教学方法实现新知识与学生的已有知识融合。根据教材分析和教学目标，本节课在教材内容上进行适当的处理：课堂教学的时间很有限，可以将学习活动延伸至课外。布置学生课前上网、上图书馆查阅有关氯化钠的获取和使用。通过学生小组搜集资料进行小组汇报，提高学生资料的检索能力和表达水平。增加电解饱和食盐水探究的学生分组实验，培养学生的科学研究方法。培养学生观察、动手、实践和思维能力。4教学目标【知识与技能】：1 了解从海水中提取氯气的基本原理和方法。2 掌握电解饱和食盐水的实验的操作。3 了解阳离子交换膜法电解食盐水。【过程与方法】：1利用实验现象、生产实践活动引导学生发现问题、解决问题。2. 运用探究活动，在不断发现问题的基础上，运用分组实验、讨论交流、实验创新设计等学习方法，对学习素材进行分析与归纳，使学生从中不断获取新知。【情感态度与价值观】：1 通过探究实验，形成化学实验操作的基本技能，知道化学实验是研究和认识化学物质的重要途径。2 认识到海水是人类宝贵的自然资源，培养与大自然友好相处的情感。3 通过实践、调查，培养学生关注与化学有关的社会问题。4 通过实验的创新设计，培养严谨的科学思维和事实求是的科学态度，培养学生热爱化学的情感。 5教学重点和难点1电解饱和食盐水的实验。2电解方程式的书写。 6教学过程设计【多媒体展示】通过展示浩瀚的大海的视频-富饶的海洋、湛蓝的海水。【设计意图】创设情景，自然引入专题2从海水中获得的化学物质，使学生认识海水是人类宝贵的自然资源，培养与大自然友好相处的情感。【提问】为什么溴被称为海洋元素？碘元素在海水中的储量？【设问】海水中除了氢、氧元素之外，含量最多的就是氯元素，海水中的氯化物主要为氯化钠（sodium chloride），其次是氯化镁、氯化钙和氯化钾等。海水的主要成分是氯化钠，人们是如何从海水中获得氯化钠和使用氯化钠的？ 布置学生课前上网、到图书馆查阅有关氯化钠的获取和使用。通过学生小组搜集资料进行小组汇报：（一）人类获取食盐的几种方法：人类采盐最早使用的方法是从含盐量高的干涸河床或湖床刮下盐结晶块。海水晒盐：把海水引入盐田，利用日光、风力蒸发浓缩海水，使其达到饱和，并进一步使食盐结晶出来，这种方法称为太阳能蒸发法，又称为盐田法。这是我国古老的制盐方法。粗盐中食盐约占78%，还含有其他一些盐类（如氯化镁、硫酸镁等）和难溶性物质。冷冻法：温度降到-18海水会结冰。对制盐来说，去掉冰就等于盐田法的蒸发。温度不断降低，会结晶出不同的物质。在-22.4之前将固体和液体分开，就可以得到纯净的氯化钠结晶。膜透析法：从海中汲出海水，通过精密的工序将其过滤。用薄膜浓缩法浓缩海水，这种方法就是膜透析法。在此过程中，使用直流电作为薄膜透析过程的能量来源。这种海水浓缩的方法就是日本制盐工艺所用的采卤方法。（二）氯化钠在生活中、医疗农业、食品、交通和工业等方面的用途：食盐在生活中的妙用:沐浴时,在水中加入少量食盐,可使皮肤强健。鲜花插入稀盐水中,数日不凋谢。新买的玻璃器皿,用食盐擦一下,不易破裂。洗有颜色的衣服时,先用5%的食盐水浸泡10分钟,然后再洗,则不掉色。铜器生锈或者出现黑点,用食盐可以擦掉。误食有毒物,喝一些食盐水可以起解毒作用。2.医疗上：配制生理盐水（0.9%医用氯化钠溶液）、用盐水消毒和漱口等。3.农业上：用10%16%的氯化钠溶液来选种。 4.食品业：用食盐腌渍蔬菜、鱼、肉、蛋等，使这些食品风味独特，还延长保质期。5.交通上：将氯化钠撒在雪上，可使路面积雪消融，减少事故的发生。6.工业上：重要的化工原料，可通过电解饱和食盐水来制取氯气等化工产品。【设计意图】通过查找资料提高学生阅读和信息提取能力；通过学生小组搜集资料进行小组汇报，提高学生资料的检索能力和表达水平。【设问】氯气是重要的化工原料，工业生产中人们是如何获得氯气？【展示】组装好的电解饱和食盐水的装置：如右图【演示、探究】电解饱和食盐水实验及产物【设问】初中我们学习电解水的实验，通直流电，与电源负极相连的电极和与电源正极相连的电极生成了什么气体？饱和食盐水通电在两电极都有气泡产生：【问题】1：你们认为两电极上产生的气体可能是什么物质？【问题】2：可以用什么方法证明它们存在？【问题】3：假如溶液中Cl-全部转化为Cl2逸出，此时溶液中大量存在的溶质微粒是什么？ （1）溶液中溶质微粒是否只有Na+？ （2）怎样证明电解后的溶液中存在NaOH？【问题】4：采用什么样的实验可证明电解液的碱性是电解产生的还是溶液原来就具有的？【设计意图】创设具有可探究性和发散性的问题情境，提出假设，教师通过演示实验对假设进行证实并获得正确结论的过程中学生的思维能力、创新精神、实践能力等方面有所发展。【学生分组实验】（1）组装实验仪器，往U型管加入饱和食盐水；将红色导线连接直流电源的正极，蓝色导线连接直流电源的负极。（2）在U型管两端各加入2滴酚酞试液。塞紧橡皮塞，接通直流电源，调电压16V，观察发生的现象？ （3）将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近没有现象的管口一端，观察发生的现象？并做好记录。引导学生认真观察并记录实验现象，思考填写表格：电解饱和食盐水的实验现象、结论：实验内容实验现象结论接通电源，观察U型管内变化两极均产生气泡通电后有新气体生成探究a管是什么气体收集的气体靠近火焰，有轻微的爆鸣声有氢气生成探究b管是什么气体有黄绿色、刺激性气味的气体产生，湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝有氯气生成观察阴极附近的溶液现象阴极附近的溶液变红有碱性物质生成根据实验现象和分析经过写出电解氯化钠溶液的化学方程式？【设计意图】增加电解饱和食盐水探究的分组实验，培养学生的观察、动手、实践和思维能力。【总结电解原理】通过师生共同实验探究得出电解氯化纳溶液时，与电源正极相连的电极产生氯气，与电源负极相连的电极产生氢气，在溶液中生成氢氧化钠。指导书写电解方程式。【问题与思考】19世纪初，伏打创造电池后，不少化学家利用它电解食盐水，试图制取纯净的氢氧化钠都未获得成功而且经常发生爆炸。根据已有信息进行猜测？氯碱工业生产大量的烧碱、氢气、氯气，如何既保证烧碱的纯度又防止发生爆炸呢？【设计意图】引导学生积极动脑思考、讨论，活跃思维能力。【多媒体展示】阳离子交换膜电解槽工作原理【介绍】阳离子交换膜电解槽的简单构造【问题】（1）阳离子交换膜具有怎样的特殊性质？（2）阳离子交换膜主要起什么作用？【问题】（1）阳离子交换膜具有很好的选择性，它只允许阳离子通过，而阻止阴离子和气体通过，即只允许Na+、H+ 通过，而Cl、OH和气体则不能通过。（2）作用：能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸；能避免Cl2和NaOH溶液作用而影响烧碱的质量。【问题】氯碱工业的原料粗盐中常含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等杂质，在碱性溶液中会形成沉淀，破坏离子交换膜，所以必须要对粗盐水进行净化，如何净化粗盐水呢？【步骤及原理】（所加试剂应过量，过量试剂应除去，实验步骤应最简单）过滤除去泥沙；加入稍过量的BaCl2 溶液除去SO42- ；加入稍过量的NaOH 溶液除去Mg2+、Fe3+ ；加入稍过量的Na2CO3 溶液除去Ca2+、Ba2+ ；过滤以除去上述产生的沉淀；加入盐酸，除去CO32-、OH-,调溶液的pH7；这样处理后的食盐水中仍含有Ca2、Mg2等金属离子，必须用离子交换树脂除去。【设计意图】巩固物质的分离和提纯的方法，培养学生对知识的应用和实践能力。【总结】工业上电解食盐水制得氯气(chlorine gas)，还得到氢气和氢氧化钠，它们都是重要的化工原料。以电解食盐水为基础制取氯气等产品的工业称为“氯碱工业”。【调查研究】根据氯碱厂原料和产品的性质，你认为在生产过程中和贮运时应注意哪些问题?氯碱厂的厂址应如何选择？【生产过程中和贮运时应注意的问题】由于氢气易燃易爆，氯气有毒，因此在生产中应注意:严格防止氢气氯气泄漏；在生产厂区严禁烟火。【提示】氯碱厂的厂址应如何选择应考虑：氯碱厂的主要原料、产品用途、耗电、社会和人生安全等方面来考虑厂址的选择等。【小组调查、汇报】【设计意图】培养学生关注与化学有关的社会问题，主动参与社会决策的意识。【板书设计】第一单元 氯、溴、碘及其化合物一、氯气的生产原理(一)氯气的工业制法1、电解饱和食盐水实验现象结论（1）两极均产生气泡通电后有新的气体物质生成（2）将铁棒上方收集到的气体靠近火焰，有轻微的爆鸣声有氢气生成（3）黄绿色、刺激性气味的气体产生，湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝有氯气生成（4）阴极附近的溶液变红有碱性物质生成通电电解方程式：2NaCl + 2H2O = H2+ Cl2+ 2NaOH2、阳离子交换膜电解槽离子交换膜电解槽的组成阳离子交换膜的作用3、氯碱工业概念7教学小结与反思 本节课笔者首先让学生通过查阅资料了解海水晒盐的过程、原理和方法、食盐的用途，再引导学生运用实验探究法探究氯气的生产原理。在整个教学设计中，笔者能根据