氯碱工业.doc

氯碱工业的教学设计1、教学目标：1.1知识与能力：1.1.1、了解氯碱工业反应原理，正确书写电极反应式和电解的总化学方程式。1.1.2、初步了解电解槽的简单结构和食盐水的精制。1.1.3、常识性介绍以氯碱工业为基础的化工生产。1.2过程与方法：1.2.1、通过实验，培养学生的观察能力、分析问题能力和利用还学原理解决实际问题的能力。1.2.2、通过网上查询资料重组和资源共享，培养学生的自学能力、归纳能力和创新意识。1.3情感态度与价值观目标：通过氯碱工业的学习，培养学生确立理论联系实际的科学方法，进一步树立探究精神及合作意识，同时增强环保意识。2、教学重点、难点：教学重点：氯碱工业反应原理教学难点：氯碱工业反应原理3、学情分析：学生由于刚学习电解原理，对电解食盐水的原理分析问题不大，此节内容与学生生活实际联系较为密切（我校学生每年参观化工厂，知道有氯碱工业，但不具体的了解），学生有较强的求知欲，为上好探究课打下较好的基础，但正是由于学生对原理理解较为清晰，理论上认识较高，而对实际生产中遇到的问题缺乏足够的认识和估计，会对实际生产中的问题的解决带来一些影响，因此教学中需要做好足够的问题铺垫，启发引导学生思考、解决问题，全面提高解决实际问题的能力。让学生客观的认识理论与实际的关系，为下一单元讲硫酸工业作更高更好的铺垫。4、教学方法探究式以学生为主体从分析电解食盐水原理入手，让学生讨论上课的演示试验装置能否运用于工业化生产？为什么？如何解决演示试验中出现的问题？步步深入，从而使学生理解目前氯碱工业的生产流程和发展方向。5、课型：新课6、教学过程：教师活动学生活动设计意图情景导入：出示学生参观氯碱工业化工厂的照片前面我们学习了电解原理及其重要的应用铜的电解精炼和电镀铜，本节课我们将继续学习电解原理在化学工业上引用的有一个重要的实例电解饱和食盐水制氯气和烧碱即氯碱工业。看照片、讨论回忆通过学生看照片、讨论回忆参观时看到的和工厂解说员所讲的情况，激发学生探究的兴趣转入课题：教师板书：第二节氯碱工业一、电解饱和食盐水反应原理工业制碱原理与电源正负极相连的电极我们分别叫做阴阳两极。学生聆听并复习巩固所学知识复习巩固所学知识质疑：在电解饱和是盐水中，阴阳两极周围存在哪些离子？学生根据所学知识推测：1、阳极周围：Cl- 、OH-阴极周围：Na+、 H+促使学生进一步运用所学知识分析问题请根据所学知识写出阴阳两极上所发生的反应学生书写：2、电极反应：阴极： 2H+ +2e- =2H2阳极： 2Cl- -2e- = Cl2追问：你能据此写出其总反应吗？引导：由于 H+是由水电离产生，所以2 H+ 改写为两个水分子，同理 2Cl- 则改写为2NaCl学生书写3、电极总反应为：2H2O+2NaCl =2NaOH+H2+Cl2学习总方程式的分析与书写方法质疑：1、NaOH在阳极区产生，还是阴极区产生？为什么？2、你可设计实验证明此推论吗？在阴极区，2H+2e =H2在此区留下OH-，与Na+结合成为NaOH在饱和NaOH中加酚酞，阴极区变红激发学生思维向纵深发展演示：电解饱和NaCl溶液观察并验证刚才的设计让学生明确只有实验方能验证猜想的正确性质疑： 3、工业制碱为何用饱和食盐水？不饱和可以吗？会不会影响电解效果？电解饱和食盐水和不饱和食盐水的实质一样，但饱和食盐水溶液中离子浓度大，电解速率加快，并且饱和的食盐水可抑制氯气的溶解。提升学生思维的全面性、严密性质疑:4 、了解了饱和食盐水的电解原理，清楚了用廉价的食盐水可制得值钱的的NaOH、H2、Cl2、HCl 等化工产品，请利用此原理，当一回工程设计师，谈谈若将氯碱工业化生产，会遇到哪些问题？教师追问：那我们加个盖子，再留个口收集可以吗？学生讨论：学生1、产品中的H2、Cl2是敞口放置的，如何收集是难题？学生回答2：绝对不行，因为H2、Cl2混合收集易爆炸，不安全。学生3：氯气与氢氧化钠接触也会使产品不纯培养学生合作的意识与能力，并由此进一步培养学生灵活运用知识能力，促进思维发展继续追问：那该怎么办？在食盐水中插个挡板，分别收集两极的气体层层深入、步步紧逼的质疑促使学生思维不断向纵深、全面发展，从而理解气体不断分离的原因和离子膜的作用。在副板上画出学生的设计方案草图并质疑，当中间插入挡板，无法形成闭合回路怎么办？学生4、将挡板提起少许质疑： 5、这样单位时间通过的带电微粒数减少，电解速率减慢，会极大的影响工业化生产的单位时间内产量，即影响经济效益，且Cl2、 H2 分子还会互混，因为分子运动时绝对的。那我们能不能设计一个理想的特殊的挡板，这块挡板应该有何要求？设计一种只可通过离子的档板总结： 若OH-进入阳极区，则Cl2与OH-要反应，所以这种膜最好只让什么样的离子通过？这种膜就是目前国际上治碱工业最常用的膜阳离子交换膜！ 学生回答：阳离子学生聆听体会课堂练习练习随着电解的进行，请分析一下阴阳极区溶液浓度的变化。阳极区：随着电离的进行，生成Cl2增多，故NaCl 的浓度降低。阴极区：随着电离的进行，生成H2增多，水量减少，氢氧化钠浓度增大。既了解了学生掌握知识的情况，又为下一个问题的产生作了铺垫质疑6、 由于随着电解的进行，溶液的浓度发生了改变，作为工业连续化生产，其浓度变化大，对生产不利，其二，由于工厂要连续生产，产品要不断分离，就上述装置又需要哪些改进？引导：因为阴极区水的量少，所以要不断补水，并分离出NaOH，其二，阴极区由于NaCl的浓度减少，所以需不断补充饱和食盐水。边讲边板书：学生聆听、理解。帮助学生理解工业电解食盐水过程中连续补水、补饱和食盐水的原因。讲解： 在电解过程中，阳极室减少，阴极室减少而增多，从阳极室穿过阳离子交换膜进入阴极室，使溶液中的电荷得以平衡工业上通过电解饱和食盐水而获得氯气、氢气和氢氧化钠溶液再通过蒸发氢氧化钠溶液而获得固体氢氧化钠 学生聆听、理解。通过讲解让学生对氯碱工业流程进一步明确了解。过渡： 下面我们一起了解一下化工厂中氯碱工业的生产，由于使用了阳离子交换膜，所以工业生产叫离子交换膜制碱工业。板书： 二、阳离子交换膜制碱过渡： 刚才我们从理论上分析了工业化生产的过程，在实际生产中，又是如何呢？请大家打开书P57 ，阅读教材。阅读教材培养学生学会提取信息的能力，思考解决问题的方法。边讲边板书： 阳极：钛网1、设备: 电极 阴极：碳钢网 阳离子交换膜 学生记忆并领会质疑：为何电极材料用的是网状的？学生回答：节约成本，同质量的材料，称网状接触面积大，反应速率快边归纳边板书膜的特点：只容许阳离子通过不允许阴离子、气体分子通过优点：1、防止H2、Cl2混合爆炸 2、防止Cl2和NaOH反应学生思考并感悟通过知识的归纳与总结进一步理解离子膜的特点教师板书：2、 生产流程指导学生阅读教材培养学生主动获取信息的能力讲述：离子交换膜制碱时，技术较高，若NaOH溶液中含有Mg2+、Ca2+等易生成Ca(OH)2、Mg(OH)2沉淀，堵塞交换膜，损害设备。因此我们要对食盐进行精炼。学生聆听并思考理解食盐精制的原因板书：3、精制食盐水引导分析：粗盐中含：Ca2+ Mg2+ Fe3+ SO42- + + + + CO3 2- OH- OH- Ba2+ Na2CO3 NaOH BaCl2 强调：加入Na2CO3 必在BaCl2 之后边讲边板书：精制食盐步骤：1、加过量BaCl2，除去SO42-,但却引入了Ba2+2、加过量Na2CO3 除去Ca2+ 、Fe3+ 、Ba2+ 部分的 Mg2+，但引入了CO3 2- 3、加过量NaOH 除去Mg2+、Fe3+4、过滤：除Ca2+ 、Mg2+ 、Fe3+ 、SO42-强调： 此前的整个过程可以叫粗盐的提纯，只要得到了纯度较高的食盐，由于绝对不溶的物质由于并不存在，所以此时的NaCl溶液中必存在极少数的Ca2+、Mg2+ 等杂质离子，一旦有这些离子哪怕只是极微量，由于工业上连续的、大批量的生产必使溶液中这些离子产生沉淀，从而损坏设备，影响整个生产，故我们在氯碱工业生产中把食盐叫精炼而非提纯。作为溶液中极少量的Ca2+、Mg2+主要是用阳离子交换树脂来交换，以达到精练试验的目的。板书6、阳离子交换树脂投影：学生聆听、思考并记录学生对照投影进一步理解除杂的顺序理解并掌握食盐精制的方法、步骤，尤其是添加除杂试剂的顺序。讲述： 多个电解槽串联或并联就形成了氯碱生产工艺，该项技术占地面积小，可连续生产、生产能力大，产品质量高，能耗低，污染小，是目前氯碱工业发展的方向。学生聆听让学生了解真正工业化生产还面临一些实际问题及氯碱工业的发展方向。7、课后反思：本节内容大纲虽然对氯碱工业生产只要求是了解层次，强调学生对电解食盐水原理达到理解、运用层次，可实际上出于对电解原理的学习学生已经能很好的分析食盐水电解原理，而将这一原理如何运用到实际生产中，学生有太多的疑问，更有如何将理论问题工业化、生产化的深沉思索，在理论上可信的、可行的要解决哪些问题才能实现工业化生产？如今的化学对学生不再只是满足知道原理就够了，学生感兴趣的事是如何将所学知识运用到实际中，研究学生的需要才能更好地发挥课堂效益。本节课