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1、专题2 从海水中获得的化学物质第一单元 氯、溴、碘及其化合物第1课时 我们是怎样获得氯气的教与学教案教学目标知识与技能：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。4理解实验室制氯气的反应原理及实验装置的选择。过程与方法：1利用实验现象、生产实践活动引导学生发现问题、解决问题。2运用探究活动，在不断发现问题的基础上，运用分组实验、讨论交流、实验创新设计等学习方法，对学习素材进行分析与归纳，使学生从中不断获取新知。情感态度价值观：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
2、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通过实践调查，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。4通过实验的创新设计，培养严谨的科学思维和事实求是的科学态度，培养学生热爱化学的情感。教学重难点重点：1氯气的生产原理和工业制法电解饱和食盐水的实验2电解方程式书写3实验室制氯气的反应原理及装置选择。难点：饱和食盐水的电解反应教学流程学生搜集的资料展示：海洋中蕴藏的宝藏学生交流：人类是怎样开发利用海洋资源的讨论：氯化钠的来源及用途引导：氯化钠除了食用以外还有什么用途？为什么说它是重要的化工原料多媒体介绍：电解食盐水的过程归纳总结：电解食盐
3、水的应用学生讨论：氯碱工业的其他开发价值，氯气的发现原 理发生装置处理杂质的方法氯气的收集尾气处理实验室制氯气教学过程教师活动学生活动设计意图【导入】调查报告：海水的成分，工业生产氯气的原理。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。【课件展示】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的呢？氯化钠有什么用途？【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。氯化钠的用途：调味品，生理盐水，化雪剂，化工原料等通过课件展示，创设情景，加深学生对海水的
4、认识。过渡：那接下来我们来探究电解饱和食盐水的现象和产物，请大家阅读课本中的实验内容自学：阅读课本上的实验的内容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，探究实验 电解饱和食盐水的产物一、提出问题：电解饱和食盐水有什么产物生成二、作出假设（推理）：食盐水中有Na、H、O、Cl四种元素，电解后产物可能有以下几种情况：Na、H2、O2、Cl2；NaOH、HCl；NaOH、H2、Cl2。三、实验设计方案：1、实验原理：电解食盐水时发生化学反应，有新物质生成。2、材料用具：直流电源、U形管、铁钉、碳棒、小试管、酒精灯、导线、饱和食
5、盐水、淀粉碘化钾试纸、酚酞溶液3、实验步骤：组装好装置如右图，接通电源，观察U形管内的变化。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。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。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。四、实验操作过程(条件具备：分组实验；条件不具备：演示实验(培养学生动手操作的能力、实验能力)五、实验现象（或结果）：实验现象结论通电后铁钉和碳棒上均有气泡产生通电后有气体物质生成将铁钉上方
6、收集到的气体靠近火焰有爆鸣声。有氢气生成用手轻轻扇动在碳棒上方收集到的黄绿色气体，闻到有刺激性气味；湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。有氯气生成插入铁钉一边的溶液变红色。有碱性物质生成六、实验结论： 电解饱和食盐水生成氢气、氯气和氢氧化钠，方程式为2NaCl+2H2OH2+Cl2+2NaOH点拨：你能总结出探究实验的一般的步骤吗？总结：提出问题 作出假设 设计实验 进行试验 分析结果 验证假设教师活动学生活动设计意图总结电解原理，指导书写电解方程式书写电解饱和食盐水的化学方程式训练学生书写电解方程式让学生分析用上述电解饱和食盐水的实验生产氯气时，可能会存在以下问题：电解产物之间能够发生化学反应，如Na
7、OH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、碱液该怎么办呢？ 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。【课件展示】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，
8、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，并通过课件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。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【课件展示】用石墨电极电解饱和食盐水，阳极产生的氯气和阴极产生的氢气在相同状态下的体积（不考虑Cl2和H2的溶解度） （ ）A大于 B小于 C等于 D不能确定独立完成相关电解食盐水的练习及时反
9、馈知识加深对电解实验知识的理解和运用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？课后查阅准备相关资料，写个小论文丰富知识的外延，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。例题和训练：例1 变式训练1点拨：电极a与电源正极相连，产生Cl2，电极b与电源负极相连，产生H2，电极附近溶液中有NaOH产生，滴加酚酞，溶液变红。Cl2能部分与水反应，所以a电极逸出气体的体积要小于b电极的。通过变式训练1巩固电解饱和食盐水的实验原理。自学：完成变式训练1总结：电解饱和食盐水的过程中发生化学反应，生成Cl2
10、、H2、NaOH。习题巩固再演练，同时总结电解饱和食盐水的原理和规律【课件展示】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”。此后，人们根据其反应原理，设计了实验室制氯气的装置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。【阅读】氯气的实验室制法的装置示意图。引导学生观察实验，思考和总结氯气的
11、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。让两位学生上讲台按书本装置图组装仪器，其他学生注意观察他们的操作，及时纠正可能出现的错误。【投影】【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？ 回忆初中制O2、制H2的实验装置，能否用它们来制Cl2，为什么？以上是气体发生装置，一套完整的制取装置还有哪些？可用什么方法收集Cl2？实验室是如何处理尾气的？【实验创新】用此装置会有以下缺点：制取多瓶氯气时更换集气瓶会有氯气溢出；收集完氯气时先撤酒精灯会发生倒吸。问：要克服这些问题，该装置应如何改变？（提示：给出一个气球、一个三通管、一个止水夹）实验室制得的氯气
12、中可能会有哪些杂质？该如何除去？【课件展示】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和尾气处理。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思考、设计、小组讨论除杂干燥：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
13、；再通入浓硫酸中，除去水蒸气；最后收集。通过对实验装置的组装，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。通过实验改装，培养学生创新能力和探究精神，激发学习兴趣。【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？【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。培养学生积极思考和积极参与的意识，训练思维能力。实验室
14、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，引导学生对该反应的类型进行分析。【思考得出结论】该反应的元素化合价发生改变，属于氧化还原反应。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。例题：例2 变式训练2点拨：这是一套制取氯气的装置，(1)检查装置气密性：向B、D中加水使导管口浸没在水面下，关闭分液漏斗活塞，打开活塞K，微热A中的圆底烧瓶，D中导管有气泡冒出；同时还要注意停止加热，关闭活塞K片刻后，D中导管倒吸入一段水柱，B中没入液面的导管口会产生气泡，才能证明其气密性良好。(2)圆底烧瓶中是MnO2，分液漏斗中盛放的液体是Cl2(3) D是
15、吸收Cl2的装置，用NaOH溶液(4) B中盛有的是饱和食盐水，停止实验时，熄灭酒精灯，同时起着储气作用、防堵塞防倒吸安全瓶作用。自学：完成例2和变式训练2习题巩固制取氯气的实验装置和实验操作。通过变式训练2巩固实验装置和实验操作的改进。氯气的制取可分为：工业制法、实验室制法。思考并记忆，整理笔记巩固所学的知识，逐渐形成知识网络。课堂效果检测1海水中盐的总储量约为51018t，在这些盐中，含量最大的是 ( ) ACaCl2 BNaCl CMgCl2 DNaBr2在电解食盐水之前，需要提纯食盐水。为了除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、SO42-及泥沙，可将粗盐溶于水，然后进行下列五项操作，正确的操
16、作顺序是 ( ) 过滤加过量的NaOH溶液加适量的盐酸加过量的Na2CO3溶液加过量的BaCl2溶液A B C D3下列选项中，能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是(氯气能使淀粉碘化钾溶液变蓝) ( )4将0.15mol的MnO2与过量的12molL-1的浓盐酸反应，和50mL12molL-1的浓盐酸与足量的MnO2反应两者产生的C12相比（其他反应条件相同） （ ）A一样多 B前者较后者多 C后者较前者多 D无法比较 5电解溶质质量分数为26.0的饱和食盐水100g，当在石墨电极产生2.24L(标准状况)氯气时，溶液中NaOH的质量分数的理论值是 ( ) A8.02 B8.00 C8.
17、63 D8.616电解饱和食盐水时，与电源正极相连的是 ，与电源负极相连的是 (填“铁棒”或“石墨棒”)。7海水占地球总储水量的97.2%。若把海水淡化和化工生产结合起来，既可以解决淡水资源缺乏的问题，又可以充分利用海洋资源。试回答下列问题：海水中含有大量的氯化钠。氯化钠中的金属元素化合价为 。目前国际上实用的“海水淡化”主要技术之一是蒸馏法。蒸馏法是将海水变成蒸汽，蒸汽经过冷却而得高纯度淡水，由此可判断蒸馏法是 （填物理变化、化学变化）工业上利用电解饱和食盐水可制得重要化工产品，反应式为：食盐+H2ONaOH+H2+Cl2（未配平）。该反应中食盐的化学式是_。利用电解所得气体制36.5%的浓
18、盐酸200t，最少需要消耗食盐 t 。近年来有人提出了一种利用氯碱工业产品及氯化钠循环治理含二氧化硫废气并回收二氧化硫的方法，该方法流程如下：写出的化学反应方程式： ， 1答案：B。2答案：CD。3答案：C 。点拨：在电池中电子从负极流向正极。电解时与负极相连的碳棒上有H2产生，与正极相连的碳棒上有Cl2产生。4答案：B 。点拨：从反应的化学方程式上看，两者产生的C12一样多，但前者中浓HCl足量，0.15mol MnO可完全反应。后者中反应进行一段时间后，盐酸浓度降低，反应不再进行，0.6mol HCl不能完全反应；所以前者产生的C12比后者多。5答案：C。6答案：铁棒、石墨棒。7答案： +
19、1 物理变化 NaCl 1172NaCl+2H2OH2+Cl2+2NaOH， H2+Cl22HCl。点拨：第题方法一：可以根据化学反应方程式计算。方法一：根据原子守恒NaCl HCl 58.5t 36.5 t 117t 73t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电解方程式：2NaCl + 2H2OH2+ Cl2+ 2
20、NaOH2、氯碱工业概念（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：除水蒸气教案点评：本节课中涉及到了学生高中阶段的探究实验。教案在设计时注重引领学生从教师的演示实验和学生的亲身试验探究中总结出电解饱和食盐水的现象和产物，激发学生的学习兴趣和探究的热情，领悟科学探究的艰辛与乐趣；同时，教案在设计时注重课堂所学的
21、知识与现实中一些常见生活现象的联系，符合新课程理念中；另外，本节课也注重学生图片、表格分析能力的培养，提升学生各方面的综合能力。教学反思：备课资料一、海水中的化学资源我们都知道海水很咸， 这是因为海水中溶解有大量的以盐类为主的矿物质，这些矿物质就是我们说的海水中的化学资源。海水中蕴藏着丰富的化学资源,人类在地球上已发现109 种化学元素, 海水中就含有80 多种，这些元素以分子、 离子和化合物的形式溶解在海水中。海水的平均盐度（每千克海水中的克数）约为35，照此计算全球海洋中固体矿物质含量多达5亿亿吨， 如果将它们全部铺在陆地上，会使全世界的陆地加高约150米。海水是巨大的液体矿物资源，其中蕴
22、藏的丰富的化学资源是人类生存和发展不可或缺的：海盐、溴素、锂盐、镁盐是重要的基础化工原料，铀、氘、锂、碘是重要战略物资。随着陆地资源的逐渐消耗,资源开发与利用的焦点转向海洋。中国工程院院士管华诗指出: “海洋是生命的源泉, 海洋是资源的宝库, 海洋是文明的摇篮, 海洋是人类新的生存空间。当人类进入现代社会后, 由于人口的急剧增长和陆地资源的日渐枯萎引发了一系列问题, 因此开发和保护海洋正成为世界各国的共同行为和21 世纪的时代潮流”。二、离子交换膜法电解食盐水（一）、离子交换膜法电解食盐水离子交换膜电解槽的组成由阳极（金属钛网）、阴极（碳钢网）、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成，每台电解槽
23、由若干个单元槽串联或并联组成。下图表示一个单元槽的示意图。阳离子交换膜的作用将电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子（Na）通过，而阻止阴离子（Cl、OH）和气体通过。这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH作用生成NaClO而影响烧碱的质量。离子交换膜法电解制烧碱的主要生产流程（如下图）离子交换膜法电解制碱的主要生产流程（二）、我国离子交换膜法制取烧碱的发展简介20世纪70年代后期，上海有机化学研究所等单位开始离子膜法制烧碱的研发试验。1983年，国内企业开始引进离子膜法电解术；到了20世纪90年代,具有自主知识产权的国产化离子膜法电解槽开始逐步推广。近几年来,国产化离子膜法电解槽制造技术不断提高,新建和改扩建离子膜法烧碱装置采用引进技术和采用国产化技术的生产能力相当。2006年我国离子膜法烧碱生产企业有113家,总生产能力达1105.61万吨/年。我国已是离子膜法烧碱产能和产量均为世界上最大的国家,但还不是生产技术强国, 因此必须提高制造国产化离子膜法电解技术装置和离子膜法制烧碱的生产技术水平。