氨堿法制純堿

“氨堿法制純堿”教學(xué)中探究性教學(xué)的滲透在魯教版初中化學(xué)教材中，涉及到了氨堿法制純堿這一反應(yīng)原理，這是初中化學(xué)最復(fù)雜的一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，要讓學(xué)生扎實(shí)地理解并記住這一反應(yīng)，難度較大。教學(xué)中，我運(yùn)用了探究性教學(xué)方式，在學(xué)生原有知識(shí)的基礎(chǔ)上不斷設(shè)疑、層層引導(dǎo)，取得了比較不錯(cuò)的教學(xué)效果。依照教材，本知識(shí)點(diǎn)是第六單元第三節(jié)《海水“制堿'》中的一部分內(nèi)容。這一節(jié)共由兩部分內(nèi)容組成，按照教材順序，第一部分是氨堿法制純堿，其中涉及到“多識(shí)一點(diǎn)”侯氏制堿法；第二部分是純堿的性質(zhì)，其中涉及到“多識(shí)一點(diǎn)”：復(fù)分解反應(yīng)的實(shí)質(zhì)。在處理教材時(shí)，我將這節(jié)課分為2課時(shí)，而且在授課順序上也做出了很大調(diào)整。第一課時(shí)完成了純堿的性質(zhì)并且總結(jié)了鹽的化學(xué)性質(zhì)，給出了復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的條件。第二課時(shí)，主要講授“氨堿法制純堿''。其教學(xué)過(guò)程可分為四個(gè)板塊：第一板塊：復(fù)習(xí)舊知識(shí)，導(dǎo)入復(fù)分解反應(yīng)的實(shí)質(zhì)。首先請(qǐng)學(xué)生分析：下列四組溶液混合時(shí)，能否發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，為什么？①NaOH+HCl:②Na2CO3+HCl:③NaCl+KNO3:④NaCl+AgNO3教師提出問(wèn)題：為什么交換成分后有水、氣體或沉淀生成就能發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)？為什么第三組中的兩種物質(zhì)之間不能發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)？能否從溶液中離子的構(gòu)成這一角度思考這一問(wèn)題？使學(xué)生在思考中，了解復(fù)分解反應(yīng)的實(shí)質(zhì)。以第一組物質(zhì)為例：反應(yīng)前的溶質(zhì)為NaOH和HCl，其離子的構(gòu)成為：Na+、OH-、H+、Cl-；而反應(yīng)后按照交換成分的規(guī)律，溶液中含有NaCl和H2O，其離子的構(gòu)成變?yōu)镹a+和Cl-。這時(shí)學(xué)生不禁會(huì)產(chǎn)生疑問(wèn)：溶液中的H+和OH-到哪里去了？引導(dǎo)學(xué)生思考這一過(guò)程：當(dāng)氫氧化鈉溶液與稀鹽酸混合時(shí)，溶液中的氫離子與氫氧根離子結(jié)合成水分子，而鈉離子和氯離子仍然存在于溶液中，形成氯化鈉溶液，這一過(guò)程使溶液中離子的構(gòu)成發(fā)生了變化，因此我們說(shuō)氫氧化鈉與鹽酸反應(yīng)生成了新物質(zhì)一一氯化鈉和水。這一反應(yīng)的實(shí)質(zhì)就是氫離子與氫氧根離子結(jié)合成水分子，而使溶液的組成發(fā)生了變化，因此我們可以這樣說(shuō)，氫離子與氫氧根離子不能共存。從微觀角度來(lái)看：反應(yīng)前后，溶液的組成改變子不能共存。從微觀角度來(lái)看：反應(yīng)前后，溶液的組成改變以第三組物質(zhì)為例：反應(yīng)前的溶質(zhì)為NaCl和KNO3，其離子的構(gòu)成為：Na+、Cl-、K+、NO3-；而反應(yīng)后按照交換成分的規(guī)律，溶液中含有NaNO3和KCl，其離子的構(gòu)成還是Na+、Cl-、K+、NO3-。由此看來(lái)，溶液在混合前后其組成沒(méi)有發(fā)生變化，因此說(shuō)NaCl和KNO3不能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。我們還可以這樣說(shuō):Na+、Cl-、K+、NO3-可以共存于一份水溶液中。能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。我們還可以這樣說(shuō):從微觀角度來(lái)看：反應(yīng)前后，溶液的組成不變從微觀角度來(lái)看：反應(yīng)前后，溶液的組成不變以第四組物質(zhì)為例：請(qǐng)學(xué)生從微觀角度分析，為什么說(shuō)NaCl和AgNO3能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)？其反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是什么？（鈉離子與氯離子結(jié)合成AgCl沉淀，Ag+和Cl-脫離了溶液，從而使溶液的組成發(fā)生了變化）為什么偏偏是AgCl沉淀下來(lái)，而不是NaNO3？（因?yàn)锳gCl的溶解度非常小，表現(xiàn)為不能溶于水）在這里引入氨堿法制純堿的第一個(gè)鋪墊：離子之間相互結(jié)合所形成的物質(zhì)中，溶解度較小的物質(zhì)有可能會(huì)從溶液中析出。通過(guò)以上舉例，請(qǐng)學(xué)生分析出復(fù)分解反應(yīng)的實(shí)質(zhì)：酸、堿、鹽之間發(fā)生的復(fù)分解反應(yīng)，其實(shí)質(zhì)是離子之間的互換反應(yīng)。若離子之間互相結(jié)合，使溶液的組成發(fā)生了改變，則復(fù)分解反應(yīng)就能發(fā)生，反之，反應(yīng)就不會(huì)發(fā)生。也就是說(shuō)，兩種離子之間若能結(jié)成水、氣體、或沉淀（這些物質(zhì)可使溶液的組成發(fā)生改變），反應(yīng)就會(huì)發(fā)生。第二板塊：從“海水'制堿，”這一要求出發(fā)，探究氨堿法制純堿的原料在這一板塊中，首先提出問(wèn)題：海水“制堿”中的“堿''是指什么物質(zhì)？這是很多學(xué)生回答道“純堿”。再提出問(wèn)題：“純堿”是什么物質(zhì)？你認(rèn)為海水中的什么物質(zhì)可以用來(lái)制備純堿呢？通過(guò)以上問(wèn)題，復(fù)習(xí)了碳酸鈉的俗名，并且了解到了這一板塊所要了解的中心問(wèn)題：我們要用氯化鈉（NaCl）來(lái)制備碳酸鈉（Na2CO3）。再請(qǐng)學(xué)生分析：由NaCl轉(zhuǎn)變?yōu)镹a2CO3，物質(zhì)的元素組成發(fā)生了什么變化？在制備的過(guò)程中，還需要含什么元素的物質(zhì)？通過(guò)這樣的分析，學(xué)生很容易就記住了在制備純堿的過(guò)程中需要用二氧化碳作原料。進(jìn)一步分析：我們利用二氧化碳的目的是要將二氧化碳轉(zhuǎn)變成碳酸根離子，這樣才有可能制備出Na2CO3,如果直接將二氧化碳通入氯化鈉溶液中會(huì)得到大量的碳酸根離子嗎？為什么？當(dāng)提出這個(gè)問(wèn)題時(shí)，教師可以根據(jù)情況給出提示：二氧化碳有什么性質(zhì)？他在水中的溶解性怎樣？二氧化碳與水反應(yīng)生成的碳酸具有怎樣的性質(zhì)？通過(guò)以上分析，學(xué)生已經(jīng)能清楚的理解，若直接向氯化鈉溶液中通入二氧化碳，這種方法并不能產(chǎn)生碳酸鈉。其主要原因是，二氧化碳在水中的溶解度有限，因此不能在中性環(huán)境中將二氧化碳轉(zhuǎn)化成大量碳酸根離子?；谇懊娴挠懻?，學(xué)生很容易就會(huì)自主地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題：怎樣才能使二氧化碳?xì)怏w轉(zhuǎn)變成大量碳酸根離子呢？這時(shí)，教師要引導(dǎo)學(xué)生思考：你學(xué)習(xí)過(guò)二氧化碳轉(zhuǎn)變成碳酸根離子的例子

怎樣將二氧化碳轉(zhuǎn)變成碳酸根?嗎？能否總結(jié)一下在什么樣的環(huán)境中可以使二氧化碳轉(zhuǎn)變成碳酸根離子？在這里要讓學(xué)生明確，我們今天所提的海水制堿的方法實(shí)際上是在堿性環(huán)境下進(jìn)行的。怎樣將二氧化碳轉(zhuǎn)變成碳酸根?怎樣制造堿性環(huán)境?氨堿法制純堿的原料?接著，學(xué)生又會(huì)自主地產(chǎn)生疑問(wèn)：怎樣制造堿性環(huán)境呢？難道是在海水中加入氫氧化鈉或氫氧化鈣嗎？這時(shí)，教師給學(xué)生指明方向：我們今天學(xué)習(xí)的制堿的方法是“氨堿法制純堿”。學(xué)生也就能想到，原來(lái)這里是利用氨氣來(lái)制造堿性環(huán)境。這樣，雖然“氨堿法制純堿”是學(xué)生第一次接觸的一個(gè)復(fù)雜的名詞，但是通過(guò)上面的鋪墊，這個(gè)名詞理解起來(lái)反而不是很困難。怎樣制造堿性環(huán)境?氨堿法制純堿的原料?最后請(qǐng)學(xué)生整理思路，找到氨堿法制純堿的原料：氯化鈉、水、氨氣、二氧化碳。實(shí)際操作是這樣的：先向飽和食鹽水中通入氨氣，制成飽和氨鹽水，再加壓并不斷通入二氧化碳。教師再次引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題：為什么要用飽和食鹽水，而不是普通的海水呢？巧妙地設(shè)置懸疑，吸引學(xué)生繼續(xù)聽(tīng)講，找出問(wèn)題的答案。在什么情況下，物質(zhì)會(huì)從溶液中沉淀出來(lái)?第三板塊：以復(fù)分解反應(yīng)的實(shí)質(zhì)為基礎(chǔ)，探究氨堿法制純堿的產(chǎn)物在什么情況下，物質(zhì)會(huì)從溶液中沉淀出來(lái)?首先提出問(wèn)題：以上反應(yīng)的產(chǎn)物是什么呢？引導(dǎo)學(xué)生從微觀角度來(lái)分析溶液中離子的成分。根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知情況，他們能夠分析出反應(yīng)前溶液中存在以下離子：Na+、Cl-、nh4+、CO32-o這時(shí)教師要向?qū)W生說(shuō)明：溶液中還存在著HC03-以及非常少量的0H-（在反應(yīng)中忽略不計(jì)）。然后引導(dǎo)學(xué)生作出猜想：這么多的離子在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，究竟會(huì)生成什么樣的物質(zhì)呢？能否聯(lián)系到前面所講的溶解度小NaHC03沉淀出來(lái)產(chǎn)物究竟是什么？復(fù)分解反應(yīng)的實(shí)質(zhì)（或者說(shuō)離子反應(yīng)的實(shí)質(zhì)）得出結(jié)論？此時(shí)教師可以給出提示：復(fù)分解反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是離子之間結(jié)合，生成水、氣體或沉淀。當(dāng)學(xué)生有了大致的思路后，教師再給予啟發(fā)：在什么情況下會(huì)有沉淀出現(xiàn)呢？這時(shí)就會(huì)有學(xué)生聯(lián)想到前面的內(nèi)容：當(dāng)離子之間結(jié)合時(shí)，若結(jié)合而成的物質(zhì)的溶解度遠(yuǎn)小于其他物質(zhì)的溶解度，則這種物質(zhì)就有可能結(jié)品，而從溶液中析出來(lái)。此時(shí)，再請(qǐng)學(xué)

生分組討論，通過(guò)查閱物質(zhì)的溶解度，分析出氨堿法制純堿的產(chǎn)物，得出結(jié)論。由于溶液中各種離子所構(gòu)成的物質(zhì)中，在常溫下NaHCO3的溶解度最小，因此它會(huì)從溶液中結(jié)晶析出。在這種情況下，溶液中的CO32-會(huì)全部轉(zhuǎn)化成hco3-，其余的離子構(gòu)成氯化銨。這樣看來(lái)氨堿法制純堿的產(chǎn)物為NaHCO3和NH4Cl。溶解度小NaHC03沉淀出來(lái)產(chǎn)物究竟是什么？此時(shí)學(xué)生又會(huì)產(chǎn)生疑問(wèn)：我們所要制備的不是Na2CO3嗎？而此時(shí)得到的是NaHCO3??！教師趁熱打鐵，給出反應(yīng)原理：2NaHCO3^^Na2CO3+H2O+CO21。分析完以上原理后，再由教師點(diǎn)出剛才問(wèn)題供學(xué)生課下思考：氨堿法制純堿的過(guò)程中，為什么要用飽和食鹽水，而不是普通的海水呢？到此為止，氨堿法制純堿的反應(yīng)原理就講完了。再請(qǐng)學(xué)生自己回憶一下整個(gè)思路：①利用哪一種主要物質(zhì)來(lái)制純堿？純堿是哪一種物質(zhì)？②從元素組成角度考慮還缺少哪些元素？③由什么物質(zhì)來(lái)提供這些元素？④在什么條件下可將二氧化碳轉(zhuǎn)變成碳酸根離子？⑤怎樣制造堿性環(huán)境？為什么叫做“氨堿法“？⑥氨堿法制純堿的原料有哪些？⑦這些物質(zhì)反應(yīng)后生成了什么物質(zhì)？你是怎樣分析出來(lái)的？⑧生成的NaHCO3又是怎樣變成純堿的？第四板塊：結(jié)合綠色化學(xué)的原理，在循環(huán)利用中感受化學(xué)之美首先請(qǐng)學(xué)生結(jié)合氨堿法制備純堿的反應(yīng)原理，分析出工業(yè)上制備純堿的原料以及產(chǎn)品。原料：氯化鈉、氨氣、水、二氧化碳；產(chǎn)品：碳酸鈉、氯化銨、水、二氧化碳。在此基礎(chǔ)上提出問(wèn)題：原料和產(chǎn)品中都涉及到了水和二氧化碳，這說(shuō)明了什么？啟發(fā)學(xué)生意識(shí)到在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，二氧化碳和水可以循環(huán)利用。再請(qǐng)學(xué)生思考：在工業(yè)生產(chǎn)中，最初的原料二氧化碳怎樣獲得？啟發(fā)學(xué)生回憶二氧化碳的工業(yè)制法，并為后面做鋪墊。進(jìn)一步分析：我們需要生產(chǎn)的是純堿，而根據(jù)氨堿法制純堿的反應(yīng)原理，我們還可以得到副產(chǎn)品氯化氨。這時(shí)教師可以給學(xué)生這樣的信息：氯化氨可以和熟石灰發(fā)生以下反應(yīng)：2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O+2NH31?；谏厦娴男畔ⅲ绻闶腔S的老板，為了減少生產(chǎn)純堿的成本，在生產(chǎn)中你可以怎樣操作？啟發(fā)學(xué)生聯(lián)想到：若在副產(chǎn)品中加入熟石灰就可以制備出氨氣，再作為生產(chǎn)純堿的原料，降低了成本，并且在反應(yīng)中氨氣又會(huì)變成氯化氨，氯化氨又能制備出氨氣。也就是說(shuō)，在有熟石灰的條件下，氨氣可以循環(huán)利用。NaCl+CO2+H2O+NH3=NaHCO3+NH4Cl2NaHCO_=^=NaNaCl+CO2+H2O+NH3=NaHCO3+NH4Cl2NaHCO_=^=Na2CO3+H2O+COj_____原料：NaCl、CO2、H2O、NH品：Na2CO3、CO2、H2O、NHCl生產(chǎn)的原料下和產(chǎn)品分別是什么？NH可循環(huán)利用信息：氯化氨可以和熟石灰發(fā)生以下反應(yīng)：2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O+2NH31此反-應(yīng)生成氨氣，意味著什么？0原料和產(chǎn)品中都含有H2O和CO2，說(shuō)明什么？怎樣得到熟石灰?生成物CO2和h2o可循環(huán)利用CaO+H2O=Ca(OH)最初的生產(chǎn)中，怎樣獲取大量二氧化碳?怎樣得到生石灰?煅燒石灰石：CaCO3高溫CaO+CO一1繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生思考：上面的反應(yīng)中需用到熟石灰，工業(yè)上怎樣制備熟石灰呢（利用生石灰和水的反應(yīng)）？怎樣制備出生石灰呢（煅燒石灰石）？煅燒石灰石在氨堿法制純堿的過(guò)程中還有什么意義？（生產(chǎn)出二氧化碳，作為反應(yīng)原料）這時(shí)，學(xué)生已經(jīng)驚奇地感受到了化學(xué)之妙，化學(xué)之美！教師還可以繼續(xù)提出問(wèn)題：即便這樣周全的設(shè)計(jì)也是有不足之處的，請(qǐng)學(xué)生課后查閱資料了解侯氏制堿法，并且分析其優(yōu)缺點(diǎn)。到此為止，本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)全部結(jié)束。課后記課堂上，學(xué)生的大腦始終保持在一種興奮的狀態(tài)中，不斷的思考老師提出的問(wèn)題，不斷的在頭腦中對(duì)已解決問(wèn)題產(chǎn)生新的想法。課后，我對(duì)本節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明，在這種教學(xué)方式下，學(xué)生對(duì)于氨堿法質(zhì)制純堿的化學(xué)反應(yīng)的掌握程度明顯地高于傳統(tǒng)的講授法，取得了不錯(cuò)的