优化高中化学课堂模式的研究

李艳美

摘要：纯碱的生产是每个国家生产生活中都占据非常重要的地位，中国的碱业自古以来就非常的发达，碱被广泛应用于纺织，造纸，制玻璃和制肥皂等行业，高中教材中一直也很重视学生对纯碱的生产原理的理解和应用，在工艺流程题中多次的考察。

关键词：纯碱的用途 纯碱的生产历史 纯碱的工业生产原理

引言：为了深化高中化学新课程改革，紧跟课程改革的步伐，不断的更新和完善高中课堂教学和评价模式，我带领同学们继续深入挖掘新教材，对其中的研究与实践栏目的内容进行深度挖掘，通过让学生分小组进行研讨学习，然后汇报研究成果，在研讨信息挖掘阶段，教师进行把控和指导，既不宜过深，也不宜太浅，在汇报阶段教师寄语点评和分析引导，从而让全体同学吃透本节知识。

正文：

一、课前准备

老师将同学们分成四个小组，分别进行材料收集和研究活动。

研究方式：同学们采取网上收集资料查阅文献，进行组内研讨整合，梳理工艺流程原理，教师指导把关。

教师帮助学生数将材料汇总制作课件。

二、汇报展示

通过一节课，汇报展示研究成果。

第一小组：调查纯碱在生活中的用途

1.用于制作平板玻璃的浮法玻璃，光学玻璃，显示玻璃等

原理：纯碱、石灰石，石英在熔融时形成连续网状结构，冷却过程中粘度逐渐增大并硬化，致使其结晶，形成玻璃

2、用于印染工业，如软水剂，固色剂等

原理：软水剂：水中加入纯碱能使钙离子或镁离子成为碳酸盐而析出，从而达到软化作用（将硬水软化）

固色剂：利用纯碱的碱性作用，使染料能多牢固地附着在织物纤维上。

3.制肥皂：

原理：纯碱与硬脂酸（R-COOH）反应：

Na2C03+2R-CO0H=2R-COONa+CO2↑+H2O

Na2CO3是一种强碱性物质具有极强的溶解油脂的能力，将油脂和水分解成肥皂和碱性物质。

4.造紙

纯碱在造纸方面，是作为助剂的，打浆的浆料主要是木浆，有时需要特别高的打浆度，在打浆前将纯碱加入浆料中，使纤维在碱性中润胀更充分打紧时纤维更好的分丝帚化，从而缩短打浆时间，减少对浆料的切断。

第二小组汇报制碱法的发展史

18世纪下半叶，欧洲各国的纺织业开始兴起，由于纯碱在纺织业上的重要作用，社会上对于纯碱的需求大大增加，但当时纯碱的来源仅是靠天然无污染的草木灰的纯碱含量，这根本无法满足整个欧洲的巨大需求，在此时代背景下，经过几年的尝试，世界上第一种用食盐成功制出纯碱的工艺就由路布兰提出，一种以食盐，石灰石，浓硫酸，焦炭为原料的路布兰制碱法，但此方法无论是成本还是效率都远超从前，随着时代的发展，从19世纪30年代到50年代，20年间相继有英法国企业家采用氨碱法进行生产纯碱，最终基因以失败告终，究其原因，还是氨气的利用率不足。为了解决这个问题，索尔维对吸收塔进行了了改造，创造出后来闻名世界的索尔维塔.在这期间，索尔维从1863年开始在古耶建厂生产纯碱.用两年时间对工艺进行改造，1865年，实现稳定生产.就此标志着索尔维制碱工艺的诞生。到了近代1921年.候德榜接受他人聘请从美国回国，1924年用索尔维制碱法成功制得纯碱，1926年红三角牌纯碱在美国费城万国博览会上荣获金牌奖，1937年日本入侵天津.永利碱厂迁往川西.而川西地区盐卤浓度低，为降低纯碱成本，侯德榜对原有方法进行改进，做过数百次试验，1942年侯德榜将氨碱法与合成氨联合起来.这个就是联合制碱法，也称侯氏制碱法。其在索尔维的基础上将氯化钠的利用率提升至96%以上，但仍存在设备循环处理量大，加重设备腐蚀的缺点，但时代在进步，在以后的日子里我国辈出的人才仍会将制碱这一方法近一步完善。

第三小组汇报路布兰制碱法

1979年法国医生路布兰先取得专利）发明人：路布兰.[法].

1.原料：食盐（NaCl）、硫酸（H2S04）、焦炭（C）、石灰石（CaCO3）

2.原理分三步： ①2NaCl+H2SO4 =加热= Na2SO4+2HCl↑

②焦炭还原硫酸钠得硫化钠 Na2SO4 + 4C =高温= Na2S + 4CO↑

③硫化钠与石灰石反应得碳酸钠 Na2S+ CaCO3 = Na2CO3+CaS 反应缓慢

3.流程图：

4.优点：制得纯碱纯度高、达85%-92%

5.缺点：成本较高，原料利用不充分、设备腐蚀严重

第四小组汇报索尔维制碱法：（氨碱法）

1.原料：食盐、石灰石、氨气 制得：碳酸钠、氮化钙

2.反应原理：

NaCl+H20+NH3+CO2= NaHC03↓+NH4Cl

CaC03=高温= Ca0+CO2↑

Ca0+H2O= Ca（OH）2

NH4Cl+Ca（OH）2=2NH3+CaCl2+2H2O

2NaHC03=△= Na2C03+ H20 + CO2↑

3.流程图：

4.优点：成本较低，能实现连续生产，食盐的利用率得到提高，产品质量纯净

5.缺点：原料中各有一半的成分没利用上，只用了食盐中的钠和石灰石中的碳酸根，二者结合生成纯碱，副产物CaCl2未利用

第五小组汇报：侯氏制碱法

1.制作原因：一战期间，我国所需的纯碱十分缺乏，1917年，爱国实业家范旭东在天津创办永利碱业公司，决心生产出中国的纯碱，并聘请侯德榜先生出任总工程师，1920年侯德榜先生毅然回国，并全身心投入制碱，1942年最终便有了“侯氏制碱法”

2.简介：侯氏制碱法又称可称联合制碱法.是将氨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。

3.原理：依据离子反应发生的原理进行的，离子反应会向离子浓度减小的方向进行。

要制纯碱Na2C03，就利用NaHCO3在溶液中洛解度较少，所以先制得NaHCO3利用NaHCO3不稳定性分解得到Na2C03，要制得NaHCO3就要有大量Na+、HCO3-，所以在饱和食盐水中通入氨气，形成饱和氨盐水，再加其中通入CO2.这样溶液中就有了大量的Na+、NH4+、Cl-、HCO3-，其中NaHCO3溶解度较小，所以析出。

4. 反应原理：

总反应步聚：①NaCl+H20+NH3+CO2= NaHC03↓+NH4Cl

②2NaHC03=△= Na2C03+ H20 + CO2↑

5. 流程图：

6. 优点：保留了氨碱法的优点，避免了生产氨碱法中用处不大的副产物CaCl2，而用可作氮肥的NH4C1来回收；使食盐的利用率提高到96%;可与合成氨厂联合不可与碱性物质混用. 使合成氨的原料气CO转化为C02，革除了CaC03制CO2这一工序，减少对环境的污染。

三、教师总结提升

同学们准备的非常充分，课下深入细致的挖掘了各种制碱法的原理，通过实践探究深刻理解了各种制碱法的原理，使得我们在处理有关侯氏制碱法的习题时，更加的得心应手。希望同学们秉承这样的探究精神在化学的学习道路上越走越远，道路越走越宽！

感谢化学组全体同仁光临指导本课。

参考文献：《中国纯碱工业的历史形成》-朱莎 东北大学

《基于"6M1I"模型的技术能力分析—以永利制碱公司为例》-李健英

《联合制碱法的应用与发展》-韩行治闫成华李建涛