高中化學(xué)：新課標(biāo)人教版選修二 第2單元課題2 海水的綜合利用 教案

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課題2 海水的綜合利用 第1課時(shí) 教學(xué)目標(biāo) 1．了解氯堿工業(yè)反應(yīng)原理；正確書寫電極反應(yīng)方程式和電解的總化學(xué)方程式。 2．初步了解電解槽的簡單結(jié)構(gòu)及食鹽水的精制。 3．常識(shí)性介紹以氯堿工業(yè)為基礎(chǔ)的化工生產(chǎn)。 4．通過電解食鹽水的實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、分析歸納能力和利用化學(xué)原理解決實(shí)際問題的能力。 5．通過閱讀材料，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。 6．通過對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，掌握觀察實(shí)驗(yàn)的方法和步驟，準(zhǔn)確記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，正確分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，探究實(shí)驗(yàn)規(guī)律的方法。通過討論，激發(fā)學(xué)生的求知欲，閃現(xiàn)智慧火花，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)。 教學(xué)重點(diǎn) 氯堿工業(yè)反應(yīng)原理。 教學(xué)難點(diǎn) 氯堿工業(yè)反應(yīng)原理。 教學(xué)方法 演示實(shí)驗(yàn)法 教學(xué)用具 1．實(shí)驗(yàn)儀器：鐵架臺(tái)、U型管、石墨電極、導(dǎo)線、電流表、直流電源。 2．實(shí)驗(yàn)藥品：飽和氯化鈉溶液。 3．幻燈片若干張。 課時(shí)安排 2課時(shí) 引入新課： 本節(jié)課我們學(xué)習(xí)電解飽和食鹽水制燒堿——又稱氯堿工業(yè)。我們學(xué)習(xí)的主要目標(biāo)是掌握工業(yè)上制取氯氣和燒堿的反應(yīng)原理，初步了解化工生產(chǎn)設(shè)備、原料及其精制、生產(chǎn)流程。 【板書】第二節(jié) 氯堿工業(yè) 一、電解飽和食鹽水反應(yīng)原理 【演示】實(shí)驗(yàn)裝置如右圖： 【投影】實(shí)驗(yàn)步驟： 1．按裝置圖安裝好儀器。 2．向U型管中注人飽和食鹽水，接通電源。 3．向陰陽兩極滴加幾滴酚酞溶液，把濕潤的淀粉碘化鉀試紙分別放在陰陽兩極試管口上方。 【設(shè)疑】電解池兩極上各有什么現(xiàn)象產(chǎn)生？ 【提問】請描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，試判斷出結(jié)論。 【學(xué)生回答】(相互補(bǔ)充) 1．兩極均產(chǎn)生氣體。 2．陰極區(qū)附近溶液出現(xiàn)紅色，有堿生成。 3．陽極淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)，氣體有刺激性氣味，應(yīng)是Cl2。 【閱讀討論】閱讀教材，看后相互討論，推選代表回答產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。 【小結(jié)并板書】師生共同總結(jié)： 在陰極：由于2H+＋2e- = H2↑，H+不斷被消耗，促進(jìn)H2O H+＋OH-向右移動(dòng)，破壞了水的電離平衡，c(OH-)相對的增大了，因此，在陰極附近形成了氫氧化鈉溶液。 【提問】寫出電解的總的化學(xué)反應(yīng)方程式。 【板演】2NaCl＋2H2O = H2↑＋Cl2↑＋2NaOH 【追問】這樣寫是否正確？ 【回答】不正確，反應(yīng)條件應(yīng)寫通電或電解。 【過渡】工業(yè)上就是應(yīng)用電解食鹽水溶液的方法制取燒堿和氯氣的，下面我們研究工業(yè)制堿方法。 【板書】二、離子交換膜法制燒堿 【講述】目前世界上比較先進(jìn)的電解制堿技術(shù)是離子交換膜法。請同學(xué)們結(jié)合幻燈片上的自學(xué)提綱，閱讀教材。 【投影】1．離子交換膜電解槽的簡單構(gòu)造如何？ 2．離子交換膜的作用是什么？ 3．工業(yè)制堿的簡單生產(chǎn)流程怎樣？ 【自學(xué)討論】學(xué)生閱讀，同學(xué)之間可以相互討論，教師解疑。 【小結(jié)】師生共同活動(dòng)： 【板書】1，生產(chǎn)設(shè)備名稱：離子交換膜電解槽 陽極：金屬鈦網(wǎng)(涂鈦釕氧化物) 陰極：碳鋼網(wǎng)(有鎳涂層) 陽離子交換膜：只允許陽離子通過，把電解槽隔成陰極室和陽極室。 2．離子交換膜的作用： (1)防止氯氣和氫氣混合而引起爆炸 (2)避免氯氣與氫氧化鈉反應(yīng)生成次氯酸鈉影響氫氧化鈉的產(chǎn)量 3．生產(chǎn)流程(詳見教材內(nèi)容)。 【投影】 【設(shè)疑】氯堿工業(yè)的原料是飽和食鹽水，由于粗鹽中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-雜質(zhì)，會(huì)在堿性溶液中形成沉淀，損壞離子交換膜，所以必須要對粗鹽水進(jìn)行凈化。那么，如何凈化鹽水呢？ 實(shí)際上這是一個(gè)物質(zhì)分離和提純的問題。請同學(xué)們思考： 1．用什么方法除去泥沙？ 2．用什么試劑除去Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-？ 3．所用試劑只有過量才能除凈這些雜質(zhì)，你能設(shè)計(jì)一個(gè)合理的順序逐一除雜嗎？ 【討論】同學(xué)之間相互討論探討。 【歸納總結(jié)】師生共同活動(dòng)。 【板書】4．精制食鹽水 步驟及原理如下：(所加試劑必須過量，過量試劑必須除去，步驟必須最簡單) ①過濾以除去泥沙。 ②加入稍過量的BaCl2溶液以除去SO42-：SO42- + Ba2+ = BaSO4↓。 ③加入稍過量的Na2CO3溶液以除去Ca2+和Ba2+：CO32- + Ca2+ = CaCO3↓；CO32- + Ba2+ = BaCO3↓ ④加入稍過量的NaOH溶液以除去Mg2+、Fe3+：Mg2+＋2OH-＝Mg(OH)2↓；Fe3+＋3OH-＝Fe(OH)3↓ ⑤過濾以除去上述產(chǎn)生的沉淀。 ⑥這樣處理后的鹽水仍含有一些Ca2+、Mg2+等金屬離子，必須用離子交換樹脂除去。 【小結(jié)】由學(xué)生總結(jié)一下本節(jié)課所講述內(nèi)容，教師適時(shí)給予點(diǎn)撥 【板書設(shè)計(jì)】 一、電解飽和食鹽水反應(yīng)原理 二、離子交換膜法制燒堿 1．生產(chǎn)設(shè)備名稱：離子交換膜電解槽 陽極：金屬鈦網(wǎng)(涂鈦釕氧化物) 陰極：碳鋼網(wǎng)(有鎳涂層) 陽離子交換膜：只允許陽離子通過，把電解槽隔成陰極室和陽極室 2．離子交換膜的作用： (1)防止氯氣和氫氣混合而引起爆炸 (2)避免氯氣與氫氧化鈉反應(yīng)生成次氯酸鈉影響氫氧化鈉產(chǎn)量 3．生產(chǎn)流程 4．精制食鹽水 步驟及原理如下：(所加試劑必須過量，過量試劑必須除去，步驟必須最簡單) ①過濾以除去泥沙 ②加入稍過量的BaCl2溶液以除去SO42-：SO42- + Ba2+ = BaSO4↓。 ③加入稍過量的Na2CO3溶液以除去Ca2+和Ba2+：CO32- + Ca2+ = CaCO3↓；CO32- + Ba2+ = BaCO3↓ ④加入稍過量的NaOH溶液以除去Mg2+、Fe3+：Mg2+＋2OH-＝Mg(OH)2↓；Fe3+＋3OH-＝Fe(OH)3↓ ⑤過濾以除去上述產(chǎn)生的沉淀。 ⑥這樣處理后的鹽水仍含有一些Ca2+、Mg2+等金屬離子，必須用離子交換樹脂除去。 第2 課時(shí) 教學(xué)目標(biāo) 1.海水提溴吹出法原理，流程 2.海水提鎂的流程， 3.海水中提取重水的意義和方法 教學(xué)重點(diǎn) 1.海水提溴吹出法原理，流程 2.海水提鎂的流程， 教學(xué)方法 展示圖片法 教學(xué)用具 海水提鎂、提溴的圖片 課時(shí)安排 2課時(shí) 教學(xué)過程 引入新課:浩瀚的海洋是個(gè)巨大的寶庫，不僅可以提供給我們豐富的食物、食鹽、也是化工生產(chǎn)中重要的資源來源。我們已經(jīng)知道它是氯堿工業(yè)的來源，那么，還有那些行業(yè)需要從海洋中獲得資源呢？ 新課教學(xué):板書：海水提溴 目前，從海洋種提取的溴約占世界溴產(chǎn)量的三分之一。常用的海水提溴的方法叫做吹出法。下面我們看一下它的反應(yīng)原理 　1、氧化 工業(yè)上從海水中提取溴時(shí)，首先通氯氣于pH為3.5左右曬鹽后留下苦鹵(富含Br-離子)中置換出Br2。 Cl2 +2Br - =Br2+ 2Cl - 2、吹出 然后用空氣把Br2吹出，再用Na2C03溶液吸收，即得較濃的NaBr和NaBrO3溶液： 　　　　　　 3CO32- + 3Br2 = 5Br- + BrO33- + 3CO2↑　 最后，用硫酸將溶液酸化，Br2即從溶液中游離出來： 　 5Br- + BrO33- + 6H+ = 3Br2 + 3H2O　　　 3、吸收 用還原劑二氧化硫使溴單質(zhì)變?yōu)镠Br，再用氯氣將其氧化成溴產(chǎn)品。 Br2 + SO2　+2H2O　=2HBr+H2SO4 Cl2 +2Br - =Br2+ 2Cl - 工業(yè)生產(chǎn)種它的工藝流程有時(shí)怎樣的呢？ 展示圖片 不僅可以從海水中提取到溴，還有很多材料，比如說鎂 其 反應(yīng)原理及反應(yīng)式如下 工業(yè)生產(chǎn)流程 除此之外，還可以從海水中提取重水。 氘是氫的同位素。氘的原子核除包含一個(gè)質(zhì)子外，比氫多了一個(gè)中子。氘的化學(xué)性質(zhì)與氫一樣，但是一個(gè)氘原子比一個(gè)氫原子重一倍，所以叫做“重氫”。氫二氧一化合成水，重氫和氧化合成的水叫做“重水”。重水主要賦存于海水中，總量可達(dá)250億噸。重水現(xiàn)在已是核反應(yīng)堆運(yùn)行不可缺少的輔助材料，也是制取氘的原料 它的制備方法有 蒸餾法：這種方法只能得到純度為92%的重水； 電解法：可得99.7%的重水，但消耗電能特別大。 6