優化高中化學課堂模式的研究

李艷美

摘要：純堿的生產是每個國家生產生活中都占據非常重要的地位，中國的堿業自古以來就非常的發達，堿被廣泛應用于紡織，造紙，制玻璃和制肥皂等行業，高中教材中一直也很重視學生對純堿的生產原理的理解和應用，在工藝流程題中多次的考察。

關鍵詞：純堿的用途 純堿的生產歷史 純堿的工業生產原理

引言：為了深化高中化學新課程改革，緊跟課程改革的步伐，不斷的更新和完善高中課堂教學和評價模式，我帶領同學們繼續深入挖掘新教材，對其中的研究與實踐欄目的內容進行深度挖掘，通過讓學生分小組進行研討學習，然后匯報研究成果，在研討信息挖掘階段，教師進行把控和指導，既不宜過深，也不宜太淺，在匯報階段教師寄語點評和分析引導，從而讓全體同學吃透本節知識。

正文：

一、課前準備

老師將同學們分成四個小組，分別進行材料收集和研究活動。

研究方式：同學們采取網上收集資料查閱文獻，進行組內研討整合，梳理工藝流程原理，教師指導把關。

教師幫助學生數將材料匯總制作課件。

二、匯報展示

通過一節課，匯報展示研究成果。

第一小組：調查純堿在生活中的用途

1.用于制作平板玻璃的浮法玻璃，光學玻璃，顯示玻璃等

原理：純堿、石灰石，石英在熔融時形成連續網狀結構，冷卻過程中粘度逐漸增大并硬化，致使其結晶，形成玻璃

2、用于印染工業，如軟水劑，固色劑等

原理：軟水劑：水中加入純堿能使鈣離子或鎂離子成為碳酸鹽而析出，從而達到軟化作用（將硬水軟化）

固色劑：利用純堿的堿性作用，使染料能多牢固地附著在織物纖維上。

3.制肥皂：

原理：純堿與硬脂酸（R-COOH）反應：

Na2C03+2R-CO0H=2R-COONa+CO2↑+H2O

Na2CO3是一種強堿性物質具有極強的溶解油脂的能力，將油脂和水分解成肥皂和堿性物質。

4.造紙

純堿在造紙方面，是作為助劑的，打漿的漿料主要是木漿，有時需要特別高的打漿度，在打漿前將純堿加入漿料中，使纖維在堿性中潤脹更充分打緊時纖維更好的分絲帚化，從而縮短打漿時間，減少對漿料的切斷。

第二小組匯報制堿法的發展史

18世紀下半葉，歐洲各國的紡織業開始興起，由于純堿在紡織業上的重要作用，社會上對于純堿的需求大大增加，但當時純堿的來源僅是靠天然無污染的草木灰的純堿含量，這根本無法滿足整個歐洲的巨大需求，在此時代背景下，經過幾年的嘗試，世界上第一種用食鹽成功制出純堿的工藝就由路布蘭提出，一種以食鹽，石灰石，濃硫酸，焦炭為原料的路布蘭制堿法，但此方法無論是成本還是效率都遠超從前，隨著時代的發展，從19世紀30年代到50年代，20年間相繼有英法國企業家采用氨堿法進行生產純堿，最終基因以失敗告終，究其原因，還是氨氣的利用率不足。為了解決這個問題，索爾維對吸收塔進行了了改造，創造出后來聞名世界的索爾維塔.在這期間，索爾維從1863年開始在古耶建廠生產純堿.用兩年時間對工藝進行改造，1865年，實現穩定生產.就此標志著索爾維制堿工藝的誕生。到了近代1921年.候德榜接受他人聘請從美國回國，1924年用索爾維制堿法成功制得純堿，1926年紅三角牌純堿在美國費城萬國博覽會上榮獲金牌獎，1937年日本入侵天津.永利堿廠遷往川西.而川西地區鹽鹵濃度低，為降低純堿成本，侯德榜對原有方法進行改進，做過數百次試驗，1942年侯德榜將氨堿法與合成氨聯合起來.這個就是聯合制堿法，也稱侯氏制堿法。其在索爾維的基礎上將氯化鈉的利用率提升至96%以上，但仍存在設備循環處理量大，加重設備腐蝕的缺點，但時代在進步，在以后的日子里我國輩出的人才仍會將制堿這一方法近一步完善。

第三小組匯報路布蘭制堿法

1979年法國醫生路布蘭先取得專利）發明人：路布蘭.[法].

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

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

②焦炭還原硫酸鈉得硫化鈉 Na2SO4 + 4C =高溫= Na2S + 4CO↑

③硫化鈉與石灰石反應得碳酸鈉 Na2S+ CaCO3 = Na2CO3+CaS 反應緩慢

3.流程圖：

4.優點：制得純堿純度高、達85%-92%

5.缺點：成本較高，原料利用不充分、設備腐蝕嚴重

第四小組匯報索爾維制堿法：（氨堿法）

1.原料：食鹽、石灰石、氨氣 制得：碳酸鈉、氮化鈣

2.反應原理：

NaCl+H20+NH3+CO2= NaHC03↓+NH4Cl

CaC03=高溫= Ca0+CO2↑

Ca0+H2O= Ca（OH）2

NH4Cl+Ca（OH）2=2NH3+CaCl2+2H2O

2NaHC03=△= Na2C03+ H20 + CO2↑

3.流程圖：

4.優點：成本較低，能實現連續生產，食鹽的利用率得到提高，產品質量純凈

5.缺點：原料中各有一半的成分沒利用上，只用了食鹽中的鈉和石灰石中的碳酸根，二者結合生成純堿，副產物CaCl2未利用

第五小組匯報：侯氏制堿法

1.制作原因：一戰期間，我國所需的純堿十分缺乏，1917年，愛國實業家范旭東在天津創辦永利堿業公司，決心生產出中國的純堿，并聘請侯德榜先生出任總工程師，1920年侯德榜先生毅然回國，并全身心投入制堿，1942年最終便有了“侯氏制堿法”

2.簡介：侯氏制堿法又稱可稱聯合制堿法.是將氨堿法和合成氨法兩種工藝聯合起來，

同時生產純堿和氯化銨兩種產品的方法。

3.原理：依據離子反應發生的原理進行的，離子反應會向離子濃度減小的方向進行。

要制純堿Na2C03，就利用NaHCO3在溶液中洛解度較少，所以先制得NaHCO3利用NaHCO3不穩定性分解得到Na2C03，要制得NaHCO3就要有大量Na+、HCO3-，所以在飽和食鹽水中通入氨氣，形成飽和氨鹽水，再加其中通入CO2.這樣溶液中就有了大量的Na+、NH4+、Cl-、HCO3-，其中NaHCO3溶解度較小，所以析出。

4. 反應原理：

總反應步聚：①NaCl+H20+NH3+CO2= NaHC03↓+NH4Cl

②2NaHC03=△= Na2C03+ H20 + CO2↑

5. 流程圖：

6. 優點：保留了氨堿法的優點，避免了生產氨堿法中用處不大的副產物CaCl2，而用可作氮肥的NH4C1來回收；使食鹽的利用率提高到96%;可與合成氨廠聯合不可與堿性物質混用. 使合成氨的原料氣CO轉化為C02，革除了CaC03制CO2這一工序，減少對環境的污染。

三、教師總結提升

同學們準備的非常充分，課下深入細致的挖掘了各種制堿法的原理，通過實踐探究深刻理解了各種制堿法的原理，使得我們在處理有關侯氏制堿法的習題時，更加的得心應手。希望同學們秉承這樣的探究精神在化學的學習道路上越走越遠，道路越走越寬！

感謝化學組全體同仁光臨指導本課。

參考文獻：《中國純堿工業的歷史形成》-朱莎 東北大學

《基于"6M1I"模型的技術能力分析—以永利制堿公司為例》-李健英

《聯合制堿法的應用與發展》-韓行治閆成華李建濤