2.1钠及其化合物（第四课时） 教学设计 2023-2024学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

第一章　海水中的重要元素——钠和氯 第1节　钠及其化合物 第4课时　了解纯碱的生产历史 碳酸钠和碳酸氢钠的相关计算 一、教学目标 1.通过查阅资料，了解纯碱的生产历史，感受化学工业发展过程中技术进步的重要性，以及建设生态文明的意义； 2.基于已学知识鉴别碳酸钠和碳酸氢钠，并通过不同方法转化碳酸钠和碳酸氢钠； 3.认识碳酸钠和碳酸氢钠的相关计算，并对碳酸钠和碳酸氢钠的图像进行分析。 二、教学重难点 碳酸钠与碳酸氢钠相关图像分析 三、教学过程 环节1：了解纯碱的生产历史 【材料阅读】 1．路布兰制碱法 1791年法国医生路布兰首先取得专利，以食盐为原料，制得了纯碱，称为路布兰制碱法。 制取原理与步骤 (1)先使氯化钠与硫酸反应，生成硫酸钠： 2NaCl＋H2SO4Na2SO4＋2HCl↑。 (2)然后用焦炭还原硫酸钠得硫化钠： Na2SO4＋4CNa2S＋4CO↑。 (3)最后利用硫化钠与石灰石的反应生产碳酸钠： Na2S＋CaCO3===Na2CO3＋CaS。 2．索尔维制碱法 1861年比利时工程师索尔维发明的纯碱制法，是以食盐(氯化钠)、石灰石(经煅烧生成生石灰和二氧化碳)、氨气为原料来制取纯碱。 制取原理与步骤 (1)在饱和食盐水中先通入氨气，再通入二氧化碳，析出碳酸氢钠： NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。 (2)过滤、洗涤、煅烧碳酸氢钠晶体，得到纯碱产品： 2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，反应产生的二氧化碳循环使用。 (3)氯化铵滤液与石灰乳混合加热： 2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O，反应产生的氨气循环使用。 3．侯氏制碱法 1943年我国化学工程专家侯德榜发明创建了联合制碱法，即将氨碱法(又称索尔维制碱法)和合成氨法两种工艺联合起来，同时生产纯碱和氯化铵两种产品的方法。原料是食盐、氨和二氧化碳，二氧化碳为合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气。 制取原理与步骤 侯氏制碱法，低温下先向饱和食盐水中通入氨气，再通入二氧化碳可析出碳酸氢钠，再加入细盐末，因氯离子存在及低温条件使氯化铵溶解度突然降低，而食盐的溶解度变化不大，所以氯化铵析出而食盐不析出；再用氨饱和后通二氧化碳，结果相继析出NaHCO3和NH4Cl，该法生产的纯碱质量优良，纯白如雪。 【分析讨论】 1．根据所阅读资料，分析后一种制碱法与前一种制碱法相比所具有的优势是什么？ 提示　氨碱法(索尔维制碱法)相比于路布兰制碱法的优点是：原料(食盐和石灰石)便宜；产品纯碱的纯度高；副产品氨和二氧化碳都可以回收循环使用；制造步骤简单，适合于大规模生产。 侯氏制碱法与氨碱法相比较，其优点是食盐的利用率大大提高，用等量的食盐可生产更多的纯碱，同时得到氮肥氯化铵，不再产生废渣氯化钙，减少了对环境的污染，并且大大降低了纯碱和氮肥的成本，充分体现了大规模联合生产的优越性。 2．从生态文明建设的角度，思考侯氏制碱法的意义。 提示　减少了对环境的污染，有助于环境保护和生态文明建设，利用率高，产率高，降低了成本，减少了资源的浪费和能源的消耗。 【结果与讨论】 1．侯氏制碱法的原理反应能发生的原因是什么？ 提示　碳酸氢钠溶解度小，在此条件下可以生成沉淀，从而使反应发生。 2．从原材料的角度综合考虑，你认为制碱工厂可以与哪些工厂就近建设。 提示　合成氨、石灰、水泥厂等。 3．侯氏制碱法中先通氨气至饱和再通二氧化碳的优点是什么？ 提示　氨气易溶于水，且溶于水后显碱性，有助于吸收二氧化碳，从而析出更多的碳酸氢钠。 环节2：碳酸钠与碳酸氢钠的相关计算 1.Na2CO3、NaHCO3与足量盐酸反应的定量关系 ①生成CO2的速率 NaHCO3快 ②耗酸量 等质量 Na2CO3耗酸多 相同数目 Na2CO3耗酸多 ③生成CO2的体积 等质量 NaHCO3产生的多 相同数目 相等 2.质量差量法 在反应前后，物质的质量差和参加该反应的反应物或生成物的质量成正比关系。 2NaHCO3 Na2CO3＋CO2↑＋H2O　Δm 168 g　　　　 106 g　　　　　　 62 g NaHCO3受热分解时，当168 g NaHCO3反应后，固体质量减少62 g，实际参与反应的各物质的质量对应成比例。 【思考】若将84 g碳酸氢钠和78 g过氧化钠置于密闭容器中，加热一段时间后，容器中的固体是什么？固体的质量是多少？ 2NaHCO3 Na2CO3＋CO2↑＋H2O 84 g　　　　 53 g 22 g　9 g 2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2 22 g　39 g　　53 g 2H2O＋2Na2O2===4NaOH＋O2↑ 9 g　　39 g　　40 g 综上所述，加热一段时间后，容