现代工业之母---氯碱工业

中国现代化工之母──氯碱工业-沪科版高一化学上册教
案
一、教学目标
1.了解氯碱工业的发展历史和现状；
2.掌握氯碱工业的原理和技术；
3.学习氯碱工业的应用。

二、教学重难点
•重点：氯碱工业的发展历史和技术原理；
•难点：氯碱工业的设备和安全生产。

三、教学内容及教学步骤
1. 氯碱工业的发展历史
氯碱工业的起源
•安东尼·莱文霍克于1774年用电解法制备了氢氧化钠；
•葛缤德在1886年用电解法制备了氯气。

氯碱工业在中国的发展
•1950年代开展；
•1960年代发展迅速；
•1978年后得到改革和发展。

2. 氯碱工业的技术原理
氯碱工业的原理
氯碱工业是利用电解法将食盐水溶液分离成氯气、氢气和氢氧化钠的生产过程。

氯碱工业的技术流程
① 准备原料
② 电解
③ 分离产物
氯碱工业的设备
•电解槽
•收集器
•氢气收集槽
•离子交换膜
氯碱工业的安全生产
•确保电解槽、收集器的清洁；•保证电解槽的稳定性；
•严格控制温度、电流和电压。

3. 氯碱工业的应用
•氢氧化钠的应用
•氯气的应用
•次氯酸钠的应用
•氢气的应用
四、课后作业
•完成练习题；
•思考氯碱工业的未来发展方向。

五、教学反思
氯碱工业是中国现代化工的重要组成部分。

学生在本节课的学习中，了解了氯碱工业的发展历史、技术原理、设备和安全生产等方面的知识。

通过此次学习，他们对中国现代化工的重要性有了更深刻的理解和认识。

中国现代化工之母——氯碱工业一、课的设计二期课改实施素质教育培养学生创新精神和实践能力，体现教育的时代性，使学生终身受益，选择《中国现代化工之母——氯碱工业》作为教学研究课，力图能较好地将素质教育的理念体现其中，具体课的设计如下：1、高一学生的学科理论基础较薄弱，这节课理论基础要求不高，但联系生产实际，贴近生活、贴近社会，可以拓宽学生的学习空间，打开学生思路，引起学生的学习兴趣。

如无论是以80年前味精广告开头，还是贯穿始终的主题：现代化工之母——氯碱工业的学习，无不体现化学对生活的重要性，展示化学的魅力。

2、教学策略上，既依托教材，又在教材上发展。

这节课是社会性课题章节的一部分，可以通过到上海氯碱厂实地考察，也可以上网查阅资料，从多种渠道获得信息。

由于教学内容比较开放，在学习方式上可以改变传统的讲授式课堂教学模式，尝试选用适合于开放性学习内容的小组合作学习方式，当然也含有自主学习方式。

在小组合作学习中，各组员分工协作达成小组共同目标，培养学生合作学习的技能，使更多的学生参与到教学过程中，在实践中体现学生学习的自主性，增强学生对社会、生活、生产的认识和体验，体现以学生发展为本的教育理念。

3、课前准备工作。

首先按学习任务将学生分成若干组，我与其它教师一起帮助学生联系企业，与学生一起拟定调查问卷，然后与一部分组同学前往天原集团的氯碱化工企业参观，学生按照事先拟定的调查问卷完成实地考察；另一部分组学生利用课余时间开展调查和上网查阅收集资料，然后各组学生将有关资料汇总输入电脑。

4、课的实施：课内组织学生通过电脑平台交流：（1）氯碱工业的发展史，（2）氯碱工业的特点和产品的综合利用，（3）在电解饱和食盐水车间实地考察了解到的信息，（4）我国氯碱工业存在的重要问题。

组织学生以主人翁精神参与新建氯碱厂厂址方案的设计和对方案综合评价等。

二、教学目标和教学过程【教学目标】知识目标：1、知道电解饱和食盐水的原理，知道其生产过程和产品的综合利用。

氯碱工业发展史氯碱工业是基本无机化工之一。

主要产品是氯气和烧碱（氢氧化钠），在国民经济和国防建设中占有重要地位。

随着纺织、造纸、冶金、有机、无机化学工业的发展，特别是石油化工的兴起，氯碱工业发展迅速。

氯碱工业的形成18世纪，瑞典人K.W.舍勒用二氧化锰和盐酸共热制取氯气：这种方法称化学法。

将氯气通入石灰乳中，可制得固体产物漂白粉，这对当时的纺织工业的漂白工艺是一个重大贡献。

随着人造纤维、造纸工业的发展，氯的需要量大增，纺织和造纸工业，成为当时消耗氯的两大用户。

用化学方法制氯的生产工艺持续了一百多年。

但它有很大缺点，从上述化学反应式，可见其中盐酸只有部分转变为氯，很不经济；且腐蚀严重，生产困难。

烧碱最初也用化学法（也称苛化法，即石灰－苏打法）生产：Na2CO3+Ca(OH)2─→2NaOH+CaCO3电解食盐水溶液同时制取氯和烧碱的方法（称电解法），在19世纪初已经提出，但直到19世纪末，大功率直流发电机研制成功，才使该法得以工业化。

第一个制氯的工厂于1890年在德国建成，1893年在美国纽约建成第一个电解食盐水制取氯和氢氧化钠的工厂。

第一次世界大战前后，随着化学工业的发展，氯不仅用于漂白、杀菌，还用于生产各种有机、无机化学品以及军事化学品等。

20世纪40年代以后，石油化工兴起，氯气需要量激增，以电解食盐水溶液为基础的氯碱工业开始形成并迅速发展。

50年代后，苛化法只在电源不足之处生产烧碱。

电解法的发展氯碱生产用电量大，降低能耗始终是电解法的核心问题。

因此，提高电流效率，降低槽电压和提高大功率整流器效率，降低碱液蒸发能耗，以及防止环境污染等，一直是氯碱工业的努力方向。

初期为了连续有效地将电解槽中的阴、阳极产物隔开，1890年德国使用了水泥微孔隔膜来隔开阳极、阴极产物，这种方法称隔膜电解法。

以后，改用石棉滤过性隔膜，以减少阴极室氢氧离子向阳极室的扩散。

这不仅适用于连续生产，而且可以在高电流效率下，制取较高浓度的碱液。

12.1以食盐为原料的化工产品一、海水晒盐1.食盐在自然界的存在形式1）食盐主要分布在海水、盐湖、盐井和盐矿中。

2）海水中含量最多的矿物质是食盐，是人类最早从海水中提取的物质。

3）我国是海水晒盐产量最多的国家。

世界原盐产量中，海盐只占20%多一点，80%左右是用工业化工方法生产的矿盐。

2.海水晒盐的原理1）从海水中提取食盐的方法很多，主要使用太阳能蒸发法。

2）太阳能蒸发法：即盐田法，原理是蒸发结晶，随着海水的蒸发，溶解在海水中食盐逐渐析出。

（盐田法首先要在宽平的海滩上修筑盐池，在涨潮时把海水放进来，即“纳潮”。

然后让海水经多级盐池进行太阳照晒，使海水蒸发、食盐浓缩，这个过程叫“制卤”。

在制卤的流程中，铁、钙、硫等杂质会最先从盐池中析出。

当海水蒸发掉90%时，卤水盐度达到26%，即达到“盐点”，便把卤水导入结晶池使其结晶。

当85%的盐析出后，再从尾液中提取镁盐和钾盐等其他矿物质。

）3）海水晒盐得到的食盐是粗盐，含有较多的杂质（如氯化钙、氯化镁等）。

粗盐经过提纯，得到精盐。

4）海水晒盐整个流程如下：①海水引入盐田②利用日光、风力蒸发、浓缩海水，使其达到饱和③继续蒸发海水，使食盐结晶析出，得到粗盐④粗盐提纯，得到精盐3.食盐的用途食盐对于人类的生活有着极其重要的作用。

人和哺乳动物血清中含盐量高达0.9%，目前医学上使用的生理盐水就是浓度为0.9%的食盐溶液。

人必须吃盐才能进行正常的新城代谢。

在工业中，食盐是一种重要的化工原料。

常用来生产烧碱、纯碱、液氯、漂白粉等多种化工产品。

【例1】从海水中提取食盐，下列叙述中不利于食盐制取的是（D）A.气温高，水挥发速度很快B.用降温来降低食盐溶解度C.天旱，久未下雨D.盐池用塑料布罩住，防止尘土进入二、粗盐提纯1.粗盐中含有难溶性的泥沙及可溶性的其他盐等杂质。

可溶性的杂质有：MgCl2、MgSO4、CaCl2、CaSO4、Na2SO4等杂质，怎样除去这些杂质而得到较为纯净的食盐。

§2.1以食盐为原料的化工产品（提纲）一、海水晒盐太阳能蒸发法（盐田法）——①海水引入盐田——②利用日光、风力蒸发、浓缩海水，使其达到饱和——③使食盐结晶出来。

二、粗盐的提纯粗盐中常含有可溶性的MgCl2、MgSO4、CaCL2、CaSO4、Na2SO4等杂质，如何除去这些杂质而取得较为纯净的食盐。

R：在除杂时，加入试剂一样要过量，而且除杂要不能引入新杂质。

∴在除去多种杂质离子时要注意加入试剂的前后。

先除SO42-，加Ba2+。

①加BaCL2（aq）过量，除SO42-。

②加Na2CO3（aq）以除去Ca2+和上一除杂遗留下来的Ba2+。

③加NaOH（aq）以除去Mg2+（过量）。

④用盐酸调剂酸度，也除去了CO32-和OH-粗盐提纯的实验：∣一贴过滤｛二低，滤纸低于漏斗边缘，溶液低于滤纸边缘。

∣三靠，进程：溶解——过滤——蒸发三、海水中要紧元素和从海水中提取微量元素的方式。

四、电解质溶液1、电解质与非电解质——在水溶液中或熔化状态下能够导电的化合物叫做电解质。

反之不能够导电的化合物称为非电解质。

关于电解质与非电解质概念咱们必需注意这几个关键点：①或：说明二者据其一即可。

如盐酸是HCl的水溶液，∵HCl的水溶液能导电∴HCl为电解质。

②化合物：不是单质或混合物。

单质既不是电解质又不是非电解质。

隐含着的关键字——化合物本身含有离子或能生成离子。

说明一：能导电的自由移动的离子，必然是电解质本身产生。

说明二：虽是电解质，但不必然能导电。

（1）是电解质，但在固体情形下，有离子，但不自由。

∴不能导电。

有离子还必需自由才能导电。

因此只有在水溶液或熔融状态下才能导电（具有了自由离子的条件）。

（2）有些电解质在水溶液中也并非必然能导电。

小结：电解质在水溶液或熔化状态下能导电的最大原子是：有离子存在，且能够自由移动。

2、电离——电解质在水分子作用下，离解成自由移动的离子进程叫做电离。

电解质的电离可用方程式表示——电离方程式3、强、弱电解质（1）强电解质——在水溶液中全数电离成离子的电解质。

中国现代化工之母──氯碱工业一、概述氯碱工业是指利用电解的方法在氯化钠溶液中分离氯、氢氧化钠和氢氧化氢等化学品的工业。

它是中国现代化工的代表之一，也是我们国家二十世纪六七十年代以来大力发展的重要工业。

氯碱工业对于国民经济的发展和人民生活的改善起着重要的作用。

二、工业过程氯碱工业是由三步反应组成的电化学反应：1. 氯化钠的电解电解池正极通入氯化钠溶液，负极通入水蒸气或饱和氢氧化钠溶液。

在电解过程中，氯化钠的分子在正极被氧化成氯气、钠离子和电子，同时在负极发生还原反应，水分子或氢氧化钠被还原成氢气和氢氧化钠离子。

电解反应的化学方程式为：$$\\text{2NaCl + 2H}_2\\text{O} \\rightarrow \\text{Cl}_2\\text{(气) +H}_2\\text{(气) + 2NaOH}$$2. 氢氧化钠的脱水在电解产生的氢氧化钠溶液中加入一定量的热量就会发生脱水反应，水分子与氢氧化钠分子结合生成水合离子。

化学方程式为：$$\\text{NaOH} + \\text{H}_2\\text{O} \\rightarrow \\text{Na+} +\\text{OH}-\\text{(氢氧根离子)}$$3. 氢氧化钠的吸湿氢氧化钠吸收大量的湿气，形成固体氢氧化钠。

化学方程式为：$$\\text{NaOH} + \\text{H}_2\\text{O} + \\text{CO}_2 \\rightarrow\\text{NaHCO}_3$$三、应用氯碱工业的产物包括氯气、氢气和氢氧化钠。

这些产品是众多工业的重要原材料，主要用于制造氯化物、药品、塑料、纤维、合成橡胶和化学肥料等产品。

另外，氯碱工业还可以提供氯气和氢气，这两种气体也是制造许多有机化学品的基础原料，如乙烯、丙烯、丁二烯等。

这些化学品广泛应用于生产塑料、纤维、橡胶、合成洗涤剂等产品，是现代工业中非常重要的化学品。

四、现状目前，我国在氯碱工业领域的技术水平已相对成熟，成为维持国内化工产业顺利发展的有力保障。

一、原子结构的形成（选择题考试居多）（1）古典原子论→原子论→葡萄干面包模型（2）道尔顿（英国物理、化学家）现代原子论（3）汤姆孙（英国物理、化学家）主要贡献：发现电子；葡萄干面包原子模型；原子是有结构的。

二、X射线---元素放射性的发现（选择题考试居多）（1）伦琴（德国物理学家）X射线（电磁波）；（2）贝克勒尔（法国物理学家）放射性元素的发现（对比实验法）进一步发现原子是有结构的； （3）卢瑟福（英国物理学家）：三、原子结构行星模型（化学原子结构模型是基础，需要理解，有助于理解化学反应过程）（1）卢瑟福（2）原子结构和相对原子质量 3.1原子结构原子直径零点几纳米，原子核的半径是原子的万分之一，体积占几千原子原子核质子（带正电）中子（不带电）核外电子带负电亿分之一。

3.2原子在外不显电性核电荷数=质子数=核外电子数3.3原子的质量集中在原子核上质量数=质子数+中子数注：相对质量没有单位，数值上等于质子数和中子数的和，另外质子数等于核外电子数，记清并理解这几个数关系，计算题会有用。

质量数相同，决定元素种类；质子数，中子数决定原子种类。

3.4同位素：质子数相同，中子数不同的同一种元素的原子。

元素的概念：质子数相同的同一类原子。

特点：a、质子数相同，中子数不同；b、化学性质几乎相同；c、各同位素原子百分率一般不变。

用途：（选择题）2H、3H 氢弹235U 核燃料9212C 相对质量计算标准14C 考古断代四、物质的量1、单位：摩尔（mol）2、1mol物质的质量在数值上等于式量3、摩尔质量M（g/mol）五、电子运动核外电子排布按离核的远近，能量高低划分不同区域K L M N O P Q1 2 3 4 5 6 7 能量：低→高离核距离：近→远核外电子排布规律1）每层最多2n2个电子；2）最外层电子数最多8个；此外层18个；倒数第二层32个；3）最外层8个电子为稳定结构（同稀有气体）当K层为最外层，2个电子为稳定结构（同He）元素的性质和最外电子排布的关系1）稀有气体氦、氖、氩、氪、氙、氡最外层2或8个电子（稳定，不易得失电子）2）金属元素一般最外层电子小于4个（易失电子）3）非金属元素一般最外层电子大于4个（易得电子）六、离子阳离子：K+;Ca2+;Na+;Mg2+；NH4+阴离子：O2-;F-;OH-;SO42-;PO43-;HCO3-电子式：表示原子或离子最外层电子电子式离子电子式原子团原子结构成分子，分子构成物质（CO）2物质的分类和变化△一、物质的分类1、混合物和纯净物：溶液均为混合物（盐酸、碘酒）；结晶水合物均为纯净物（明矾、胆矾）；2、单质和化合物：均是纯净物中的进一步分类，同素异形体：同种元素组成的结构不同的单质（白磷、红磷；氧气、臭氧；石墨、金刚石）；3、氧化物按组成元素分：金属化合物、非金属化合物注：4、酸：电离时生成的阳离子全部都是H+（与石蕊变红，与酚酞无色）5、碱：电离时生成的阴离子全部都是OH－（与石蕊变蓝，与酚酞变红）可溶性碱：Ca(OH)2、Ba(OH)2、NaOH、KOH、NH3·H2O6、盐：除了酸、碱就是盐食盐业（小题）海水的成份和海水浓缩制盐密度的控制方法：浓缩法；盐池：涨潮时引入海水，太阳直晒，海水蒸发，食盐浓缩制卤；海水的密度控制：1.21-1.26 g/ml目的：大量析出NaCl，又要使杂质析出少。