2024届高三化学一轮专题复习 促进学生化学学科核心素养发展的项目式教学——以“利用氟磷灰石生产磷酸和石膏”为例 课件

促进学生化学学科核心素养发展的项目式教学 ——以“利用氟磷灰石生产磷酸和石膏”为例 【素材】工业上以氟磷灰石[Ca5F(PO4)3，含SiO2等杂质]为原料生产磷酸和石膏，工艺流程如下： 项目设计:主体框架 利用氟磷灰石 生产 磷酸和 石膏 任务一 利用氟磷灰石制备磷酸 任务二 获得副产物石膏 子任务一：粗磷酸的获得 【活动1】选择合适试剂实现氟磷灰石到磷酸的转化。 【活动2】分析硫酸酸解产物，确定分离粗磷酸的方法。 子任务二：粗磷酸的精制 【活动1】判断粗磷酸中含有的杂质成分，找到合适的除杂方法。 【活动2】采用沉淀法除去SiF62-、SO42-离子时，选择合适的除杂试剂。 【活动3】分析沉淀过滤后滤液中还含有的杂质微粒，讨论进一步除杂得到较纯净磷酸的方法。 【活动1】分析图像数据，找到分别获得生石膏(CaSO4•2H2O)和熟石膏(CaSO4•0.5H2O)的不同条件。 【活动2】思考洗涤石膏晶体表面杂质时洗涤液的选择和处理方法。 【活动3】讨论基于资源的综合利用，还可以同时制备的副产物及制备方法。 物质制备的设计思路 物质制备的条件控制 物质提纯的分析思路 项目目标 1. 通过氟磷灰石制磷酸的化工流程设计活动，复习价类二维、化学反应速率、沉淀溶解平衡、物质的分离提纯等必备知识。 2.通过设计物质制备方案，分析物质提纯方法和确定物质制备的条件控制，帮助学生建立工艺流程设计的一般思路和方法。 3.培养学生“宏观辨识与微观探析”、“变化观念与平衡思想”、“证据推理与模型认知”、“科学态度与社会责任”等化学核心素养。 项目实施：情境导入 设计意图 通过对磷酸的用途与制备原料的介绍，使学生对磷酸和石膏的制备有感性认识和初步了解。 创设项目情境，明确项目目标，激发学习兴趣。 【资料】 磷酸主要用于制药、食品、肥料等工业，包括作为防锈剂，食品添加剂，牙科和矫形外科，EDIC腐蚀剂，电解质，助焊剂，分散剂，工业腐蚀剂，肥料的原料和组件家居清洁产品，也可用作化学试剂。 目前工业上常用氟磷灰石制备磷酸。 项目实施：任务一——利用氟磷灰石制备磷酸 设计意图：通过试剂的选择过程，引导学生利用价类二维观和守恒观确定物质转化反应的类型（一般为复分解反应或氧化还原反应）；培养学生运用化学思维、工程思维等分析、解决问题的能力；帮助学生建立通过物质转化实现物质制备的设计思路。 资料1：氟磷灰石的主要成分为Ca5F(PO4)3，主要含有含SiO2等杂质。 资料2：氢氟酸与SiO2反应生成二元强酸H2SiF6。 【活动1】小组合作，根据以下资料，选择合适试剂实现氟磷灰石到磷酸的转化，并说明选择依据。 氟磷灰石 价、类二维角度 复分解反应 选择强酸 产品易分离角度 原料易得角度 确定强酸H2SO4 [资料支持一] 子任务一——粗磷酸的获得 设计意图：从物质状态、溶解度等角度，明确物质分离提纯的常用方法，帮助学生建立利用物理性质实现分离提纯的思维模型。 【活动2】参考资料支持，书写氟磷灰石与硫酸反应时的化学方程式，思考硫酸酸解后，粗磷酸如何分离出来，并说明理由。 Ca5F(PO4)3+5H2SO4 = 5CaSO4↓+HF↑+3H3PO4 4HF + SiO2 = SiF4↑+2H2O 6HF + SiO2 = H2SiF6 + 2H2O 氟磷灰石 硫酸酸解 气相 硫酸钙/石膏晶体 HF、SiF4 H3PO4、H2SiF6、H2SO4等 液相 固相 加热 过滤 项目实施：任务一——利用氟磷灰石制备磷酸 子任务一——粗磷酸的获得 设计意图：通过分析杂质微粒的组成成分和物质性质，明确离子除去的方法，帮助学生从物理和化学角度综合考虑，发展学生物质分离提纯的设计策略。 子任务二——粗磷酸的精制 【活动1】小组合作，讨论粗磷酸中杂质成分及除去方法，并说明选择依据。 物理法/化学法 萃取法 进入其他相 有机相 气相 固相 气体法 沉淀法 杂质离子--- SiF62-、SO42- 杂质离子去除方法 项目实施：任务一——利用氟磷灰石制备磷酸 【活动2】小组合作，确定采用沉淀法除去SiF62-、SO42-离子时，应选择的除杂试剂。 [资料支持二] 子任务二——粗磷酸的精制 项目实施：任务一——利用氟磷灰石制备磷酸 问题1：结合上述资料，分析除去SO42-的沉淀剂