高中化学人教版 (新课标)选修2 化学与技术课题2 海水的综合利用教案

课题2 海水的综合利用

第1课时

教学目标

1．了解氯碱工业反应原理；正确书写电极反应方程式和电解的总化学方程式。

    2．初步了解电解槽的简单结构及食盐水的精制。

    3．常识性介绍以氯碱工业为基础的化工生产。

    4．通过电解食盐水的实验，培养学生的观察能力、分析归纳能力和利用化学原理解决实际问题的能力。

    5．通过阅读材料，培养学生的自学能力。

6．通过对实验现象的观察，掌握观察实验的方法和步骤，准确记录实验现象，正确分析实验现象，探究实验规律的方法。通过讨论，激发学生的求知欲，闪现智慧火花，培养创新意识。

教学重点

氯碱工业反应原理。

教学难点

氯碱工业反应原理。

教学方法

 演示实验法

教学用具

1．实验仪器：铁架台、U型管、石墨电极、导线、电流表、直流电源。

    2．实验药品：饱和氯化钠溶液。

3．幻灯片若干张。

课时安排

2课时

引入新课：

本节课我们学习电解饱和食盐水制烧碱——又称氯碱工业。我们学习的主要目标是掌握工业上制取氯气和烧碱的反应原理，初步了解化工生产设备、原料及其精制、生产流程。

    【板书】第二节 氯碱工业

    一、电解饱和食盐水反应原理

    【演示】实验装置如右图：

    【投影】实验步骤：

    1．按装置图安装好仪器。

    2．向U型管中注人饱和食盐水，接通电源。

    3．向阴阳两极滴加几滴酚酞溶液，把湿润的淀粉碘化钾试纸分别放在阴阳两极试管口上方。

    【设疑】电解池两极上各有什么现象产生？

    【提问】请描述实验现象，试判断出结论。

【学生回答】(相互补充)

1．两极均产生气体。

    2．阴极区附近溶液出现红色，有碱生成。

    3．阳极淀粉碘化钾试纸变蓝，气体有刺激性气味，应是Cl2。

    【阅读讨论】阅读教材，看后相互讨论，推选代表回答产生这种现象的原因。

【小结并板书】师生共同总结：

    在阴极：由于2H+＋2e- = H2↑，H+不断被消耗，促进H2O H+＋OH-向右移动，破坏了水的电离平衡，c (OH-)相对的增大了，因此，在阴极附近形成了氢氧化钠溶液。

    【提问】写出电解的总的化学反应方程式。

    【板演】2NaCl＋2H2O = H2↑＋Cl2↑＋2NaOH

    【追问】这样写是否正确？

    【回答】不正确，反应条件应写通电或电解。

    【过渡】工业上就是应用电解食盐水溶液的方法制取烧碱和氯气的，下面我们研究工业制碱方法。

    【板书】二、离子交换膜法制烧碱

    【讲述】目前世界上比较先进的电解制碱技术是离子交换膜法。请同学们结合幻灯片上的自学提纲，阅读教材。

    【投影】1．离子交换膜电解槽的简单构造如何？

    2．离子交换膜的作用是什么？

    3．工业制碱的简单生产流程怎样？

    【自学讨论】学生阅读，同学之间可以相互讨论，教师解疑。

    【小结】师生共同活动：

    【板书】1，生产设备名称：离子交换膜电解槽

    阳极：金属钛网(涂钛钌氧化物)

    阴极：碳钢网(有镍涂层)

    阳离子交换膜：只允许阳离子通过，把电解槽隔成阴极室和阳极室。

    2．离子交换膜的作用：

    (1)防止氯气和氢气混合而引起爆炸

    (2)避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响氢氧化钠的产量

    3．生产流程(详见教材内容)。

    【投影】

    【设疑】氯碱工业的原料是饱和食盐水，由于粗盐中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-杂质，会在碱性溶液中形成沉淀，损坏离子交换膜，所以必须要对粗盐水进行净化。那么，如何净化盐水呢？

    实际上这是一个物质分离和提纯的问题。请同学们思考：

    1．用什么方法除去泥沙？

    2．用什么试剂除去Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-？

    3．所用试剂只有过量才能除净这些杂质，你能设计一个合理的顺序逐一除杂吗？

    【讨论】同学之间相互讨论探讨。

    【归纳总结】师生共同活动。

    【板书】4．精制食盐水

    步骤及原理如下：(所加试剂必须过量，过量试剂必须除去，步骤必须最简单)

    ①过滤以除去泥沙。

    ②加入稍过量的BaCl2溶液以除去SO42-：SO42- + Ba2+ = BaSO4↓。

    ③加入稍过量的Na2CO3溶液以除去Ca2+和Ba2+：CO32- + Ca2+ = CaCO3↓；CO32- + Ba2+ = BaCO3↓

    ④加入稍过量的NaOH溶液以除去Mg2+、Fe3+：Mg2+＋2OH-＝Mg(OH)2↓；Fe3+＋3OH-＝Fe(OH)3↓

    ⑤过滤以除去上述产生的沉淀。

    ⑥这样处理后的盐水仍含有一些Ca2+、Mg2+等金属离子，必须用离子交换树脂除去。

【小结】由学生总结一下本节课所讲述内容，教师适时给予点拨

【板书设计】

一、电解饱和食盐水反应原理

    二、离子交换膜法制烧碱

    1．生产设备名称：离子交换膜电解槽

    阳极：金属钛网(涂钛钌氧化物)

    阴极：碳钢网(有镍涂层)

    阳离子交换膜：只允许阳离子通过，把电解槽隔成阴极室和阳极室

    2．离子交换膜的作用：

    (1)防止氯气和氢气混合而引起爆炸

    (2)避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响氢氧化钠产量

    3．生产流程

    4．精制食盐水

    步骤及原理如下：(所加试剂必须过量，过量试剂必须除去，步骤必须最简单)

    ①过滤以除去泥沙

    ②加入稍过量的BaCl2溶液以除去SO42-：SO42- + Ba2+ = BaSO4↓。

    ③加入稍过量的Na2CO3溶液以除去Ca2+和Ba2+：CO32- + Ca2+ = CaCO3↓；CO32- + Ba2+ = BaCO3↓

    ④加入稍过量的NaOH溶液以除去Mg2+、Fe3+：Mg2+＋2OH-＝Mg(OH)2↓；Fe3+＋3OH-＝Fe(OH)3↓

    ⑤过滤以除去上述产生的沉淀。

    ⑥这样处理后的盐水仍含有一些Ca2+、Mg2+等金属离子，必须用离子交换树脂除去。

第2 课时

教学目标

1.海水提溴吹出法原理，流程

2.海水提镁的流程，

3.海水中提取重水的意义和方法

教学重点

1.海水提溴吹出法原理，流程

2.海水提镁的流程，

教学方法

 展示图片法

教学用具

    海水提镁、提溴的图片

课时安排

2课时

教学过程

 引入新课:浩瀚的海洋是个巨大的宝库，不仅可以提供给我们丰富的食物、食盐、也是化工生产中重要的资源来源。我们已经知道它是氯碱工业的来源，那么，还有那些行业需要从海洋中获得资源呢？

新课教学:板书：海水提溴

目前，从海洋种提取的溴约占世界溴产量的三分之一。常用的海水提溴的方法叫做吹出法。下面我们看一下它的反应原理

　1、氧化

    工业上从海水中提取溴时，首先通氯气于pH为3.5左右晒盐后留下苦卤(富含Br-离子)中置换出Br2。

Cl2 +2Br -  =Br2+ 2Cl -

2、吹出

     然后用空气把Br2吹出，再用Na2C03溶液吸收，即得较浓的NaBr和NaBrO3溶液：

　　　　　　 3CO32- + 3Br2 = 5Br- + BrO33- + 3CO2↑　

最后，用硫酸将溶液酸化，Br2即从溶液中游离出来：

　                5Br- + BrO33- + 6H+ = 3Br2 + 3H2O　　　

3、吸收

  用还原剂二氧化硫使溴单质变为HBr，再用氯气将其氧化成溴产品。

Br2 + SO2　+2H2O　=2HBr+H2SO4

Cl2 +2Br -  =Br2+ 2Cl -

工业生产种它的工艺流程有时怎样的呢？

展示图片

不仅可以从海水中提取到溴，还有很多材料，比如说镁

其 反应原理及反应式如下

工业生产流程

除此之外，还可以从海水中提取重水。

氘是氢的同位素。氘的原子核除包含一个质子外，比氢多了一个中子。氘的化学性质与氢一样，但是一个氘原子比一个氢原子重一倍，所以叫做“重氢”。氢二氧一化合成水，重氢和氧化合成的水叫做“重水”。重水主要赋存于海水中，总量可达250亿吨。重水现在已是核反应堆运行不可缺少的辅助材料，也是制取氘的原料

它的制备方法有

蒸馏法：这种方法只能得到纯度为92%的重水；

电解法：可得99.7%的重水，但消耗电能特别大。