精品苏教版高中化学必修一2.1《氯气的生产原理》参考教案.doc

中学化学精品资料氯气的生产原理教案氯气的生产原理（第1课时）一、教学目标：（一） 知识与技能：1 了解从海水中提取氯气的基本原理和方法。2 掌握电解饱和食盐水的实验的操作。3 了解阳离子交换膜法电解食盐水。（二） 过程与方法：1 充分利用实验现象、生产实践等引导学生发现问题、解决问题。2 以探究活动为主线，不断发现问题，运用分组实验、讨论交流等学习方法，再对学习素材进行比较分析与归纳概括，使学生从中不断获取新知。（三） 情感态度与价值观：1 通过探究实验，了解实验探究的过程和一般方法，形成化学实验操作的基本技能，知道化学实验是研究和认识化学物质的重要途径。2 通过学习，认识到海水是人类宝贵的自然资源，培养与大自然友好相处的情感。3通过认识氯气的工业生产原理及产品的利用，感受化学对改善个人生活和促进社会发展的积极作用。4培养学生关注与化学有关的社会问题，主动参与社会决策的意识。二、重点、难点：1电解饱和食盐水的实验2电解方程式书写三、课前准备：教师：自制多媒体课件。 实验仪器：U形管、烧杯、试管、电源、酒精灯、导管等 实验试剂：饱和食盐水、氢氧化钠溶液、淀粉碘化钾试纸、酚酞、铁棒、石墨棒等学生：通过上网或图书馆查阅海水的主要成分、氯气生产原理的相关知识。 帮助学生建立学习型小组，培养学生合作学习的能力和动手实验的能力。四、教学过程：学习课题教师活动学生活动教学设想引入课题【导入】众所周知，海水带有咸味。但不知你是否想过，浩瀚的大海中究竟蕴藏着什么？学生通过上网或图书馆查阅资料。激发学生学习兴趣，使学生带着好奇进入教室。海水的主要成分【多媒体展示】每千克海水中几种氯化物的含量。海水是一个巨大的宝藏，蕴含的元素有80多种。海水的主要成分是氯化钠，那么人们是如何从海水中获得氯化钠和使用氯化钠的呢？【回答】海水中氯化物的含量相当大，主要为氯化钠，其次是氯化镁、氯化钙和氯化钾等。通过多媒体展示，创设情景，加深学生对海水的认识。提出探究实验 电解饱和食盐水参照教科书图示，指导学生组装电解饱和食盐水的实验仪器，并指导学生进行相关实验。要求学生认真观察实验现象、记录实验数据。在学生得到的各种结论的基础上，帮助学生分析、思考。【分组实验】（1）接通电源，观察U形管内的变化。（2）通电一段时间后，用小试管套住a管，收集U形管左端产生的气体。2min后，提起小试管，并迅速用拇指堵住试管口，移近点燃的酒精灯，松开拇指，观察现象。（3）取一只小试管，用向上排空气法收集从b管导出的气体，并将湿润的淀粉碘化钾试纸放在试管口，观察现象。（4）关闭电源，打开U形管两端的橡皮塞，分别向溶液中滴加12滴酚酞溶液，观察现象。【交流讨论】【小组汇报实验现象，得出实验结论】（1）两极均产生气泡，说明饱和食盐水在通电条件下发生反应。（2）“噗”的轻微爆鸣声，说明产生可燃性气体氢气。（3）有黄绿色、刺激性气味的气体产生，并使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，说明产生氯气。（4）铁棒一极附近出现红色，说明有碱性物质生成。通过实验及实验的结果，创设情境，促使学生主动探究、主动学习。培养学生的观察能力、动手能力、实践能力，以及思维能力，最终得到正确结论： 电解饱和食盐水生成氢气、氯气和氢氧化钠。分析电解饱和食盐水的原理【多媒体展示】电解饱和食盐水的过程。【分析】为什么会出现这些实验现象呢？ 这是因为NaCl是强电解质，在溶液里完全电离，水是弱电解质，微弱电离，因此在溶液里存在着Na+、H+、Cl、OH四种离子。当接通电源后，带负电的OH和Cl向阳极（与直流电源的正极相连的电极）移动，带正电的Na+和H+向阴极（与直流电源的负极相连的电极）移动。在这样的电解条件下，哪种阴离子容易失去电子？哪种阳离子容易得到电子？并发生怎样的反应？ 在上述反应中，H+是由水的电离生成的，由于H+在阴极上不断得到电子而生成H2放出，破坏了附近的水的电离平衡，水分子继续电离出H+和OH，H+又不断得到电子变成H2，结果在阴极区里OH的浓度有何变化？【小结】电解氯化钠溶液时，与电源正极相连的电极上产生氯气，与电源负极相连的电极上产生氢气，在溶液中生成氢氧化钠。指导学生写出该反应的化学方程式。【观看】电解饱和食盐水演示实验及其该实验中微粒变化动画。【思考】结合观看的视频和自己实验过程中观察到的现象，思考老师提出的问题，并回答。（1）Cl比OH容易失去电子，在阳极被氧化成氯原子，氯原子结合成氯分子放出，使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。阳极反应（石墨棒）：2Cl2e=Cl2（氧化反应）（2）H+比Na+容易得到电子，因而不断从阴极获得电子被还原为氢原子，并结合成氢分子从阴极放出。阴极反应（铁棒）：2H+2e=H2（还原反应）（3）阴极区里OH的浓度相对地增大，使酚酞试液变红。【学生练习】通电2NaCl + 2H2O H2+ Cl2+ 2NaOH通过多媒体模拟出电解饱和食盐水的过程，利用信息技术把氯离子和水分子通电后发生变化的微观现象以宏观的动画演示出来。培养学生的分析能力、归纳总结能力。在上面的电解饱和食盐水的实验中，电解产物之间能够发生化学反应，如NaOH溶液和Cl2能反应生成NaClO，H2和Cl2混合遇火能发生爆炸。工业上如果要得到大量的氯气该怎么办呢？ 学生阅读教材讨论确定方案引导学生积极动脑，活跃思维能力。阳离子交换膜电解槽【多媒体展示】离子交换膜电解槽工作原理【介绍】阳离子交换膜电解槽的简单构造：由阳极（金属钛网）、阴极（碳钢网）、离子交换膜（或石棉隔膜）、电解槽框和导电铜棒等组成，每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室。【问题】（1）阳离子交换膜具有怎样的特殊性质？（2）阳离子交换膜主要起什么作用？（1）阳离子交换膜具有很好的选择性，它只允许阳离子通过，而阻止阴离子和气体通过，即只允许Na+、H+通过，而Cl、OH和气体则不能通过。（2）作用：能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸；能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。通过问题的提出、解答，并通过多媒体手段向学生展示阳离子交换膜电解槽的工作原理，加深对其的了解。精制食盐水工业上使用的原料粗盐中常含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、 SO42 等杂质，在碱性溶液中会形成沉淀，损坏离子交换膜，所以必须要对粗盐水进行净化。那么，如何净化粗盐水呢？【学生讨论】【师生共同完成】过滤除去泥沙。加入稍过量的BaCl2溶液以除去SO42。加入稍过量的Na2CO3溶液以除去Ca2+、Ba2+。加入稍过量的NaOH溶液以除去Mg2+、Fe3+。过滤以除去上述产生的沉淀。加入盐酸，调整溶液的 pH7。送入阳离子交换塔，进一步通过阳离子交换树脂除去Ca2+、Mg2+等。精制后的食盐水送往电解槽进行电解。【学生练习】该过程中涉及到的化学反应的离子方程式。让学生掌握研究问题的方法和思路，锻炼学生的表达能力和解决问题、分析问题能力，培养学生严谨的科学态度。同时提高学生的综合运用知识和实验设计能力，培养学生的思维的敏捷性、严密性、广阔性、创造性。【引导思考】除去杂质的关键是什么？并考虑是否还有其它的合理顺序？【讨论共同回答】关键：先加BaCl2溶液，后加Na2CO3溶液。先过滤，后加盐酸调节pH。【设计】提出其它合理的除杂顺序。通过引导学生设计实验方案，培养他们的发散性思维能力氯碱工业的概念工业上电解食盐水制得氯气，还得到氢气和氢氧化钠，它们都是重要的化工原料。以电解食盐水为基础制取氯气等产品的工业称为“氯碱工业”。查阅相关资料拓展课外知识调查研究根据氯碱厂原料和产品的性质，你认为在生产过程中和贮运时应注意哪些问题？氯碱厂的厂址应如何选择？【分组讨论】厂址的选择：现代化工生产要求有较大的生产规模；厂址选择涉及原料、水源、能源、土地供应、市场需求、交通运输、环境保护等因素，应对这些因素综合考虑，作出合理的抉择。由于氯气有毒，不便贮存和运输，因此要求厂址应避开人口稠密的居民区和环境保护要求高的地区，厂区必须与居民区有一定距离的安全隔离带。丰富知识的外延，激发学生的好奇心。使学生树立环保意识，从我做起，从现在做起，充分发挥学生想象力，使其受到教育。课堂检测【多媒体展示】随堂检测题独立完成及时反馈知识的理解及运用结束课题课堂小结整理笔记巩固学到的知识五、板书设计：第一单元 氯、溴、碘及其化合物一、氯气的生产原理(一)氯气的工业制法1、电解饱和食盐水实验现象结论（1）两极均产生气泡通电后有新的气体物质生成（2）将铁棒上方收集到的气体靠近火焰，有轻微的爆鸣声有氢气生成（3）黄绿色、刺激性气味的气体产生，湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝有氯气生成（4）铁棒周围颜色变红有碱性物质生成通电电解方程式：2NaCl + 2H2O H2+ Cl2+ 2NaOH2、阳离子交换膜电解槽离子交换膜电解槽的组成阳离子交换膜的作用精制食盐水3、氯碱工业概念氯气的生产原理 （第2课时）一、教学目标：（一）知识与技能：1掌握实验室制备氯气的原料和原理。2掌握实验室制备氯气的发生装置、净化装置等。3从氧化还原反应角度分析反应原理。（二）过程与方法：1 通过引导学生观察、分析演示实验的现象，培养学生的观察、分析问题的能力。2 通过小组讨论，表达自己的观点，逐步形成良好的学习习惯和学习方法。（三）情感态度与价值观：1培养学生认真仔细、严谨求实的科学态度及探究精神，并培养学生形成通过实验来研究物质及其变化的科学方法。2通过分析反应原理，培养学生理论与实践相结合的能力。二、重点、难点：1实验室制备氯气的原理 2氯气的发生、收集、净化装置三、课前准备：教师：1.自制多媒体课件。 2.实验仪器：分液漏斗、圆底烧瓶、铁架台、石棉网、酒精灯、集气瓶、烧杯、导管、双孔橡皮塞等 实验试剂：浓盐酸、二氧化锰、氢氧化钠溶液、浓硫酸、饱和食盐水等学生：1.复习氯气的工业生产原理，巩固知识。 2.查阅资料，认识氯气的发现过程，并了解实验室制备氯气的方法。四、教学过程：学习课题教师活动学生活动教学设想引入课题【导入】通过上一节内容的学习，相信大家对氯气的工业制备的认识还是记忆犹新的。【多媒体展示】复习提问：电解饱和食盐水的实验现象、结论以及化学方程式。【过渡】知道了氯气的工业制备，那么是否知道氯气是如何发现的，在实验室又是如何制备的呢？【思考回答】回答问题，得到正确的答案或者解释，并正确写出电解饱和食盐水的化学方程式。【阅读教材】化学史话：氯的发现通过复习提问以达到巩固知识的目的，并为新课内容的引入创设情景。激发学生学习兴趣，使学生带着疑问进入教室。氯气的发现【课前布置】学生到图书馆或上互联网查阅有关两位伟大的化学家舍勒和戴维的资料。【多媒体展示】氯气的发现和氯气的特点。【简述】1774年，瑞典化学家舍勒把浓盐酸与软锰矿混合在一起加热，意外发现生成了一种黄绿色气体。他发现这种气体的水溶液略显酸性，并且还能使花朵、纸张、叶子等物质褪色，还能与金属物质发生化学反应。1810年，英国化学家戴维确认：这种气体是由一种元素组成的。他将这种元素命名为chlorine，希腊文意为“绿色的”。【思考与交流】从氯气的发现到确认时间长达30多年。你从中得到什么启示？交流查阅的资料并交流自己的感想。通过了解舍勒和戴维的事迹，树立自己的理想，明确自己的奋斗目标。氯气的实验室制法：反应原理及实验装置【演示实验】氯气的实验室制法引导学生观察实验，思考和总结氯气的实验室制法的原理、氯气的收集方法、尾气的吸收及整个实验装置。【提问】实验室制备氯气用到哪些主要仪器？反应原料是什么？反应原理是如何的？ 为什么实验室制取氯气与制O2、制H2的实验装置不同，和什么因素有关？可以用什么方法收集气体？观看氯气的毒性的影片，实验室如何处理尾气？制得的氯气中含有什么杂质？如何除去？【多媒体展示】总结氯气的发生装置、收集装置、净化除杂装置，并同制备氢气、氧气的发生和收集装置进行比较。【观察实验】【讨论回答】主要仪器：分液漏斗、圆底烧瓶、铁架台、石棉网、酒精灯、集气瓶、烧杯、导管、双孔橡皮塞等反应原料：浓盐酸（液体）与二氧化锰（固体）反应原理：4HCl(浓)MnO2MnCl22H2OCl2发生装置：固体与液体加热制气体收集方法：向上排空气法或排饱和食盐水法尾气吸收：氢氧化钠溶液2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O除杂干燥：制得的气体中含有氯化氢和水蒸气，气体先通入饱和食盐水中，除去氯化氢；再通入浓硫酸中，除去水蒸气；最后收集。通过演示实验，培养学生的观察能力、分析能力、思维能力和总结表达能力，并逐渐提高学生的设计实验的综合能力。通过比较不同的实验装置，培养学生逐渐形成知识网络，温故而知新。【问题】1、实验室制备氯气为什么用浓盐酸而不用稀盐酸？2、使用浓盐酸与足量的MnO2共热制氯气，实际产生的氯气总比理论值低，其主要原因什么？3、实验室用高锰酸钾制氧气，可采用什么试剂除去粘附在试管壁上的MnO2？【交流讨论】【回答】1、稀盐酸的还原性比浓盐酸弱，不能被MnO2氧化。2、稀盐酸与MnO2不反应，随着反应的进行，浓盐酸的浓度逐渐变小。3、可用热的浓盐酸除去。培养学生积极思考和积极参与的意识，训练思维能力。从氧化还原反应角度分析反应原理复习前面学习的内容：氧化还原反应的有关概念。【引导学生思考】在实验室制备氯气的这个反应中，氧化剂、还原剂各是什么物质，物质的量比如何？电子转移的方向和数目又是如何？【讨论回答】氧化剂：MnO2还原剂：浓盐酸氧化产物：Cl2还原产物：MnCl2 在该反应中，浓盐酸既起还原剂的作用，又起酸的作用。作还原剂的HCl和参加反应的HCl的物质的量之比为12氧化剂和还原剂的物质的量之比为12电子从氯元素转移到锰元素，数目为2运用概念，巩固和加深对氧化还原反应实质的认识。探讨实验室制备氯气的其它方法实验室还可以用强氧化剂高锰酸钾或氯酸钾等与浓盐酸反应制取氯气。分析反应，引导学生书写化学方程式。【问题】从氧化还原反应角度判断两个反应的氧化剂、还原剂、电子转移的方向和数目。【讨论并练习】2KMnO4+16HCl（浓）= 2KCl + 2MnCl2+5Cl2+8H2OKClO3+6HCl（浓）=KCl+3Cl2+3H2O【思考得出结论】拓展知识，使学生了解实验室制备氯气的其它方法，并加强对氧化还原反应的理解。归纳总结本节课主要内容：氯气的实验室制备的原理及装置等。思考并记忆，整理笔记巩固所学的知识，逐渐形成知识网络。课堂检测【多媒体展示】随堂检测题独立完成掌握基础知识，并进行拓展强化练习。五、板书设计：（二）氯气的实验室制法：1、主要仪器：2、反应原料：浓盐酸与二氧化锰3、实验原理：4HCl(浓)MnO2MnCl22H2OCl24、发生装置：固体+液体气体5、收集装置：向上排空气法或排饱和食盐水法6、尾气处理：氢氧化钠溶液2NaOH + Cl2 = NaCl + NaClO + H2O7、除杂干燥：饱和食盐水：除HCl浓硫酸：除水蒸气