2024-2025学年高中化学 第一单元 走进化学工业 1.3 纯碱的生产教学实录3 新人教版选修2

2024-2025学年高中化学第一单元走进化学工业1.3纯碱的生产教学实录3新人教版选修2课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、设计思路本节课以“纯碱的生产”为主题，通过实验演示、案例分析、小组讨论等方式，引导学生了解纯碱的工业生产过程，理解化学反应原理在工业生产中的应用。课程内容与新人教版选修2教材紧密相连，旨在帮助学生掌握化学工业的基本知识，提高学生的实践操作能力和创新思维。二、核心素养目标1.提升学生的科学探究能力，通过实验观察和数据分析，理解化学反应在工业生产中的应用。

2.培养学生的科学态度与价值观，认识到化学工业在现代社会中的重要作用。

3.增强学生的社会责任感，了解化学工业对环境保护和资源利用的影响，树立可持续发展意识。三、学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：学生在进入本节课之前，已经学习了化学反应原理、物质的性质、化学平衡等基础化学知识，具备一定的化学实验操作技能。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：学生对化学工业生产过程表现出浓厚兴趣，具备较强的观察和分析能力，学习风格以动手实践和合作学习为主。

3.学生可能遇到的困难和挑战：学生对工业生产过程中的复杂反应机制理解困难，实验操作过程中可能存在安全风险，需要教师进行详细指导和安全提示。此外，学生可能对化学工业的环境影响和社会责任认识不足，需要通过案例分析和讨论引导学生形成正确的价值观。四、教学资源-软硬件资源：多媒体教学设备（投影仪、电脑）、实验器材（烧杯、试管、滴定管等）、安全防护用品（实验服、护目镜等）

-课程平台：学校内部教学平台、化学教学软件

-信息化资源：纯碱生产过程的视频资料、相关文献资料、在线实验模拟软件

-教学手段：实验演示、小组讨论、案例分析、多媒体教学五、教学流程1.导入新课

-详细内容：以“化学与生活的关系”为主题，展示生活中常见的纯碱制品（如洗涤剂、玻璃清洁剂等），引导学生思考这些产品的化学成分和生产过程。提问：“你们知道这些产品是如何生产出来的吗？”从而引出本节课的主题“纯碱的生产”。

2.新课讲授

-详细内容：

1.介绍纯碱的化学性质和用途，引导学生了解纯碱在生活中的重要性。

2.讲解索尔维法生产纯碱的原理，包括氨的吸收、二氧化碳的吸收、氨和二氧化碳的反应等步骤，让学生掌握纯碱生产的化学反应过程。

3.分析索尔维法生产纯碱的优缺点，以及其在环保、资源利用等方面的挑战。

3.实践活动

-详细内容：

1.实验演示：教师演示纯碱生产过程中关键步骤的实验操作，如氨的吸收、二氧化碳的吸收等，让学生直观了解纯碱生产的实验过程。

2.观察与记录：学生分组进行实验，观察实验现象，记录实验数据，培养实验操作和数据分析能力。

3.安全教育：强调实验操作过程中的安全注意事项，如佩戴护目镜、实验服等，确保学生安全。

4.学生小组讨论

-3方面内容举例回答：

1.纯碱生产过程中的化学反应原理：讨论氨和二氧化碳反应生成碳酸氢铵的过程，以及碳酸氢铵分解生成纯碱和二氧化碳的反应。

2.纯碱生产对环境的影响：分析纯碱生产过程中可能产生的污染物，如二氧化碳、氨等，以及如何减少对环境的影响。

3.纯碱生产中的资源利用：讨论纯碱生产过程中对资源的利用，如盐卤、石灰石等，以及如何提高资源利用效率。

5.总结回顾

-内容：回顾本节课所学内容，强调纯碱生产的化学反应原理、实验操作、环保和资源利用等方面的重要性。引导学生思考化学工业在现代社会中的地位和作用，培养学生的社会责任感。

-环节呈现具体分析和举例：

1.分析本节课的重难点：纯碱生产过程中的化学反应原理和实验操作是本节课的重点，安全注意事项是难点。

2.举例说明：通过实验演示和小组讨论，学生能够掌握纯碱生产的化学反应原理，了解实验操作步骤，同时认识到安全注意事项的重要性。

-用时：45分钟六、教学资源拓展1.拓展资源：

-介绍纯碱生产的其他方法，如联合制碱法、天然碱法等，对比不同方法的优缺点，让学生了解纯碱生产的多样性。

-研究纯碱在生活中的应用，包括在玻璃、洗涤剂、食品添加剂等领域的使用，以及其在农业、工业中的作用。

-探讨纯碱生产过程中的环境保护措施，如废气、废水的处理技术，以及如何实现清洁生产。

2.拓展建议：

-鼓励学生阅读相关的科普书籍，如《化学与生活》、《化学工业导论》等，以增加对化学工业的认识。

-建议学生访问化学工业博物馆或科技馆，实地了解化学工业的发展历程和最新技术。

-组织学生参加化学实验竞赛或科技活动，提高学生的实验技能和创新思维。

-建议学生通过网络资源或图书馆查阅关于纯碱生产的技术文献，了解行业动态和技术发展趋势。

-鼓励学生参与社区服务活动，如环保宣传、科学普及等，将所学知识应用于实际，增强社会责任感。

-建议学生撰写小论文或研究报告，对纯碱生产的相关问题进行深入研究，提高科研能力。

-组织学生进行实地考察，如参观化工企业、研究机构等，了解纯碱生产的实际应用和生产流程。

-建议学生参与课题研究，如探讨纯碱生产过程中的节能减排技术，提高学生的实践能力和团队协作精神。七、典型例题讲解1.例题：某工厂用氨气（NH3）和二氧化碳（CO2）为原料，通过以下反应制备纯碱（Na2CO3）：

2NH3+CO2+H2O→(NH4)2CO3

(NH4)2CO3+NaCl→2NH4Cl+Na2CO3

若反应中氨气的转化率为80%，求制备1吨纯碱需要氨气的质量。

解答：首先，计算制备1吨（1000千克）纯碱所需的摩尔数：

摩尔质量（Na2CO3）=23*2+12+16*3=106g/mol

摩尔数=质量/摩尔质量=1000,000g/106g/mol≈9434.02mol

根据反应方程式，制备1摩尔纯碱需要2摩尔氨气，因此需要氨气的摩尔数为：

需要氨气的摩尔数=9434.02mol*2=18868.04mol

氨气的摩尔质量为17g/mol，所以需要氨气的质量为：

需要氨气的质量=18868.04mol*17g/mol≈321,570.68g≈321.57kg

考虑到氨气的转化率为80%，实际需要的氨气质量为：

实际需要氨气的质量=321.57kg/0.8≈402.99kg

答案：制备1吨纯碱需要氨气的质量约为402.99kg。

2.例题：在索尔维法生产纯碱的过程中，氨气（NH3）和二氧化碳（CO2）在水中反应生成碳酸氢铵（NH4HCO3），反应式如下：

NH3+CO2+H2O→NH4HCO3

若有100升浓度为0.1摩尔/升的氨水，计算最多可以生成多少克碳酸氢铵。

解答：首先，计算氨水的摩尔数：

摩尔数=体积*浓度=100L*0.1mol/L=10mol

根据反应方程式，1摩尔氨气可以生成1摩尔碳酸氢铵，因此可以生成的碳酸氢铵的摩尔数也是10mol。

碳酸氢铵的摩尔质量为79g/mol，所以可以生成的碳酸氢铵的质量为：

质量=摩尔数*摩尔质量=10mol*79g/mol=790g

答案：最多可以生成790克碳酸氢铵。

3.例题：在纯碱生产过程中，碳酸氢铵（NH4HCO3）分解生成纯碱（Na2CO3）和二氧化碳（CO2），反应式如下：

NH4HCO3→Na2CO3+CO2+H2O

若有50克碳酸氢铵，计算分解后可以生成多少克纯碱。

解答：首先，计算碳酸氢铵的摩尔质量：

摩尔质量（NH4HCO3）=14+1*4+12+16*3=79g/mol

碳酸氢铵的摩尔数=质量/摩尔质量=50g/79g/mol≈0.633mol

根据反应方程式，1摩尔碳酸氢铵可以生成1摩尔纯碱，因此可以生成的纯碱的摩尔数也是0.633mol。

纯碱的摩尔质量为106g/mol，所以可以生成的纯碱的质量为：

质量=摩尔数*摩尔质量=0.633mol*106g/mol≈67.18g

答案：分解后可以生成大约67.18克纯碱。

4.例题：在索尔维法中，氨气（NH3）和二氧化碳（CO2）在溶液中反应生成碳酸氢铵（NH4HCO3），然后碳酸氢铵与食盐（NaCl）反应生成纯碱（Na2CO3）和氯化铵（NH4Cl），反应式如下：

NH3+CO2+H2O→NH4HCO3

NH4HCO3+NaCl→NH4Cl+Na2CO3

若有100升0.2摩尔/升的氨水和100升0.2摩尔/升的食盐溶液，计算最多可以生成多少克纯碱。

解答：首先，计算氨水和食盐溶液中的摩尔数：

氨水的摩尔数=体积*浓度=100L*0.2mol/L=20mol

食盐溶液的摩尔数=体积*浓度=100L*0.2mol/L=20mol

根据反应方程式，1摩尔氨气可以生成1摩尔碳酸氢铵，因此氨水可以生成的碳酸氢铵的摩尔数也是20mol。

由于食盐的摩尔数也是20mol，氨水和食盐的摩尔数相等，所以它们可以完全反应，生成20mol的纯碱。

纯碱的摩尔质量为106g/mol，所以可以生成的纯碱的质量为：

质量=摩尔数*摩尔质量=20mol*106g/mol=2120g

答案：最多可以生成2120克纯碱。

5.例题：在索尔维法生产纯碱的过程中，氨气（NH3）和二氧化碳（CO2）在溶液中反应生成碳酸氢铵（NH4HCO3），然后碳酸氢铵与食盐（NaCl）反应生成纯碱（Na2CO3）和氯化铵（NH4Cl），反应式如下：

NH3+CO2+H2O→NH4HCO3

NH4HCO3+NaCl→NH4Cl+Na2CO3

若有500升0.5摩尔/升的氨水和500升0.5摩尔/升的食盐溶液，计算最多可以生成多少克纯碱。

解答：首先，计算氨水和食盐溶液中的摩尔数：

氨水的摩尔数=体积*浓度=500L*0.5mol/L=250mol

食盐溶液的摩尔数=体积*浓度=500L*0.5mol/L=250mol

根据反应方程式，1摩尔氨气可以生成1摩尔碳酸氢铵，因此氨水可以生成的碳酸氢铵的摩尔数也是250mol。

由于食盐的摩尔数也是250mol，氨水和食盐的摩尔数相等，所以它们可以完全反应，生成250mol的纯碱。

纯碱的摩尔质量为106g/mol，所以可以生成的纯碱的质量为：

质量=摩尔数*摩尔质量=250mol*106g/mol=26,500g

答案：最多可以生成26,500克纯碱。八、板书设计①纯碱生产的背景与意义

-纯碱的应用领域

-化学工业的重要性

-可持续发展理念

②纯碱的生产方法

-索尔维法

-原理：氨气、二氧化碳与水反应生成碳酸氢铵

-反应方程式：NH3+CO2+H2O→NH4HCO3

-联合制碱法

-原理：利用天然碱资源

-反应方程式：NaHCO3→Na2CO3+CO2+H2O

-天然碱法

-原理：直接开采天然碱矿

-优点：资源丰富，生产成本低

③纯碱生产过程中的化学反应

-氨的吸收：NH3+H2O→NH4OH

-二氧化碳的吸收：CO2+H2O→H2CO3

-氨和二氧化碳的反应：2NH3+CO2+H2O→(NH4)2CO3

-碳酸氢铵的分解：2NH4HCO3→2NH3+2CO2+2H2O

-碳酸氢铵与食盐的反应：NH4HCO3+NaCl→NH4Cl+Na2CO3

④纯碱生产的环保与资源利用

-废气、废水的处理

-节能减排技术

-资源循环利用

⑤实验操作与安全注意事项

-实验步骤

-实验器材

-安全防护措施教学评价与反馈1.课堂表现：

-学生课堂参与度：观察学生在课堂上的发言次数、提问质量以及参与实验的积极性。

-学生实验操作：评估学生在实验过程中的操作规范性和实验技能的掌握程度。

-学生讨论互动：记录学生在小组讨论中的互动频率和合作效果。

2.小组讨论成果展示：

-小组讨论内容：检查小组讨论记录，评估学生对纯碱生产过程的化学反应原理的理解程度。

-小组展示效果：观察学生展示时的表达清晰度、逻辑性和团队合作精神。

-学生反馈：收集学生对小组讨论成果的满意度和改进建议。

3.随堂测试：

-课堂提问：通过提问方式检测学生对纯碱生产相关知识点的掌握情况。

-课堂小测验：设计一份包含选择题、填空题和简答题的测试，评估学生对纯碱生产过程的化学反应原理和实验操作的理解。

-测试结果分析：根据测试结果，分析学生掌握知识的薄弱环节，为后续教学提供改进方向。

4.学生自评与互评：

-学生自评：鼓励学生在课后反思自己的学习过程，评估自己在课堂上的表现和学习成果。

-互评：组织学生之间相互评价，培养学生批判性思维和团队协作能力。

5.教师评价与反馈：

-针对课堂表现：针对学生在课堂上的参与度、实验操作和讨论互动等方面给予评价，并提出改进建议。

-针对小组讨论成果：评价学生小组讨论的深度、广度和成果展示效果，鼓励学生发挥团队优势，共同进步。

-针对随堂测试：分析学生在随堂测试中的表现，针对错误原因进行针对性指导，帮助学生巩固知识点。

-针对学生自评与互评：肯定学生的自我反思和互评行为，引导学生在评价中学会自我激励和相互学习。

-针对教学资源拓展：评估学生在拓展学习中的表现，鼓励学生积极利用课外资源，拓宽知识面。

-针对教学改进：根据教学评价结果，反思教学过程中的不足，调整教学策略，提高教学效果。反思改进措施反思改进措施（一）教学特色创新

1.实验教学与实践结合