侯氏制碱法的基本原理范文

导语：如何才能写好一篇侯氏制碱法的基本原理，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：工业制纯碱；模拟实验；复分解反应；溶解度差异；混合物分离

文章编号：1005C6629（2017）11C0066C03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

纯碱是碳酸钠Na2CO3的俗称，又称苏打，碱灰。纯碱的工业制法是中等职业学校、普通高中学生所接触的化工生产工艺流程及反应原理之一。我们参考模拟工业制备纯碱实验设计的相关资料[1～4]，针对实验的每一个细节，进行了认真的挖掘、整合，对实验过程进行了改进。通过模拟工业制备纯碱实验，使学生加深理解物质之间的转化是有条件的，可以通过控制反应的条件来控制化学反应，并进一步认识混合物的分离、提纯在工农业生产中的实际应用。

1 模拟工业制备纯碱的实验原理

氨碱法（又称索尔维制碱法）和联合制碱法（又称侯氏制碱法）是工业制备纯碱两种生产方式。两种制碱法的基本原理是相同的：在氯化钠饱和水溶液中首先通入氨气构成饱和氨盐水溶液后，通入二氧化碳气体形成溶解度较小的白色碳酸氢钠沉淀和氯化铵溶液。其反应的化学方程式为：

2 模拟工业氨碱法制备纯碱的实验设计

2.1 实验装置设计

制取纯碱的第一步是制取碳酸氢钠，实验装置如图1所示。A是稀盐酸与石灰石反应制取二氧化碳的简易装置；B是用饱和碳酸氢钠溶液洗除被二氧化碳气体带出的氯化氢气体的装置；C是制取氨气的实验装置，即在常温下，在固体氢氧化钠中滴入浓氨水来制取氨气；D是制取碳酸氢钠的装置；E是尾气吸收装置。

2.2 验仪器和药品

仪器：天平、量筒、铁架台、试管、500mL烧杯、圆底烧瓶、洗气瓶、硬质玻璃管、玻璃导管、尖嘴玻璃管、双孔塞、三孔塞、酒精灯、普通漏斗、分液漏斗、弹簧夹、蒸发皿、玻璃棒、乳胶管、滤纸

试剂：1：2盐酸溶液、石灰石（主要成分是碳酸钙）颗粒、氢氧化钠、饱和碳酸氢钠溶液、浓氨水、氯化钠、酚酞试液

2.3 实验操作步骤

（1）如图1所示，连接组装好实验仪器，进行实验装置的气密性检查。

（2）配制1000毫升食盐饱和溶液备用。在室温时，氯化钠的溶解度约为36.0g/100g水。

（3）在图1装置D的圆底烧瓶中加入30毫升食盐饱和溶液，滴加1～2滴酚酞试液。立即打开盛有50毫升浓氨水的分液漏斗及弹簧夹b，把生成的氨气通入图1装置D的饱和食盐水中，观察到溶液由无色粉红色深红色的变化，同时，在饱和食盐水上方形成白雾。继续通入15～25分钟氨气，再打开装有50毫升1：2盐酸的分液漏斗及弹簧夹a，把生成的二氧化碳气体经洗气瓶进入图1装置D的氨化饱和食盐水中，控制水浴温度在30～35℃，并控制通入经过洗涤、干燥的二氧化碳大约5～8分钟，饱和食盐氨水溶液开始变浑浊，大概10～15分钟后，有大量的白色沉淀（即碳酸氢钠固体）形成。在持续通入二氧化碳情况下，把圆底烧瓶移入冰水中，冷却后充分析出沉淀。

（4）把圆底烧瓶中的碳酸氢钠固体和溶液静置、过滤，少量冷却水淋洗操作两次。并把滤纸上吸干的碳酸氢钠晶体全部合并放入蒸发皿中，在石棉网上用酒精灯加热灼烧，且用玻璃棒不断地搅拌，使碳酸氢钠固体受热均匀，以防止结块。大约30分钟后制得白色粉末状的碳酸钠固体（纯碱）。停止加热，冷却到室温。

（5）在上述过滤后滤液的主要成分为NH4Cl，在低温（5～10℃）条件下，加入适量细粉状NaCl粉末，通入氨气形成氯化铵沉淀析出，经过滤、洗涤和干燥就得到氯化铵。将上述析出氯化铵后滤液（基本上是氯化钠的饱和溶液）中，通入氨气和二氧化碳气体仍然可以用于碳酸氢钠的制取，这样滤液就能够反复循环使用。

3 模拟工业氨碱法制备纯碱实验的讨论

3.1 制取气体仪器装置的气密性

实验证明，密封性能好，实验效果才好。在实验装置图1的D中导管下端接一粗的玻管是防止倒吸现象的发生；二氧化碳通入氨化食盐水溶液的尖嘴导管比平口导管的实验效果要好。

3.2 制取纯碱的关键是生成碳酸氢钠反应条件的控制

3.2.1 温度的选择

根据这四种盐在不同温度下的溶解度的差异，大致可以判断出从复分解反应体系中分离盐的条件、分离方法及其实验操作步骤。

从表1可以看出，在NaCl、NaHCO3、NH4HCO3、NH4Cl组成的水溶液体系中，这四种盐在同一温度下，碳酸氢钠的溶解度是最小的，而温度超过35℃，又会引起碳酸氢铵的分解，温度过低其溶解度又会降低，不利于复分解反应的进行。同时，温度过高，氨化食盐水溶液中的氨挥发，造成氨的损失，温度过低，反应速率降低。所以，只有在温度为30～40℃，才是适宜制备碳酸氢钠的条件。

3.2.2 控制溶液的酸碱度

因此，实验成功的关键：使用的食盐水一定要达到饱和；通入的氨气和二氧化碳必须纯净干燥；二氧化碳通入氨化食盐水溶液的导管应选用尖嘴导管。通过观察酚酞试液作为氨气和二氧化碳发生化学反应指示剂的颜色变化，来调控二氧化碳和氨气的实验操作。

化学实验教学就是通过让学生提出问题、查找资料、进行实验分析的过程，从化学的视角来处理工农业生产中的理论与实践相结合的问题；通过学生对实验事实的加工整理及其在科学逻辑推理的基础上进行交流、讨论与反思，让学生经过实验探究，提升实验探究与实验设计的能力，培养实验操作能力，树立学生发展的观念，逐步形成让学生有成功感和获得感的教学策略。

参考文献：

[1]王绪岩.联合制碱法反应原理的模拟实验设计[J].化学教学，2008，（5）：12～13.

[2]陆丽洁，刘丽君.模拟工业制备纯碱的实验设计[J].化学教学，2014，（1）：52～54.

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关键词：兴趣；课堂效率

【中图分类号】G633.8 【文献标识码】 A 【文章编号】1671-8437（2012）02-0123-01

化学是一门基础的自然科学，它同农业、能源、材料、资源开发、国防建设以及环境保护等方面有着密切的关系。中学化学教学是学生接受化学教育的启蒙和基础阶段。它不仅能为学生升入高一级学校学习有关专业知识奠定基础，也能为毕业生参加工作解决处理一些实际问题打下基础。下面结合我在多年工作实践中的一些做法，就如何打造高效的化学课堂谈几点体会。

一、激发兴趣，使学生想学

以实验为基础是化学教学的基本特征，化学实验对激发学生的学习兴趣，启迪学生的思维，培养其科学方法和创新精神等方面都能产生积极有效的作用。因此，教师应千方百计地提供机会，让学生亲身体验化学实验的操作过程，使学习化学的过程成为一种“活、乐、动”的思维过程，借助化学实验操作过程去发现问题，萌发新思想，形成新思路、寻找新方法，获得新知识和技能。兴趣的培养在于诱导。教师在教学过程中应因势利导，引导他们及时排除不利于发展学生认识兴趣的因素。有针对性地帮助他们扫除学习中的障碍，唤起他们对学习的兴趣，使他们能积极主动自觉地进行学习。学生刚接触化学，开始会对化学颇有些兴趣，尤其对化学实验有浓厚的兴趣。但当学到化学用语、无素符号和基本概念时，常会感到抽象难懂、枯燥乏味，往往会把化学视为“第二外语”或认为化学是一门“死记硬背”的学科，有可能会使原有的兴趣逐渐消失。如何在教学中培养和保持学生学习化学的兴趣，引导学生保持稳定的、持久的兴趣。为此我们及时对学生进行了化学史教育，运用化学史实中的实验过程及实验现象激发学生的创新意识。有关化学史实的教学往往被很多教师所忽视。然而，化学史是一部不断发展的科学史，它是培养学生的创新意识和创新精神的好素材。讲化学的发展和形成，结合书本介绍科学家探索化学奥秘的轶事，如道尔顿提出近代原子学说，居里夫人一生荣获两次诺贝尔奖，中国化工之父侯德榜博士发明了“侯氏制碱法”。谈闻名世界的中国古明如造纸术、火药等，论化学与现代化建设和生活的密切关系，使学生认识到学好化学知识是多么重要，其将直接关系到祖国的发展和建设，这样做增强了他们学习的自觉性和积极性。

初中化学需识记的知识比较多，有时又很集中。如教材中第三章里一下就出现了二十多种元素符号，让学生一下子很难记住。为此我把元素符号、原子团等制成小卡片，把化合价编成顺口溜，把重点内容简化记忆。例如在讲实验室用高锰酸钾受热分解制氧气时，为使学生很快地掌握制氧气的七个步骤，“查、装、定、点、收、离、息”并且知道这七个步骤不能颠倒，我们把这七个步骤用一句顺口溜——茶庄定点收利息，学生很快就记住，并能完整准确地说出其七个字顺序的含义及为什么。

我们还根据初中学生的学习积极性更多地依赖于学习兴趣，其形象识记能力超过抽象识记能力，喜欢动手，再造想象力比较丰富等特点，成立了化学科技兴趣小组，目的即为锻炼学生动脑、动手、动笔、动口能力，从激发兴趣着眼，训练发现思维和创新思维，发动学生利用小药瓶、塑料袋、铁丝、蜡烛等广泛开展小制作、小实验活动。例如学习了燃点以后，我们组织了学生做“烧不焦手帕”、“玻璃棒点灯”等实验。在教学中我们还借助于图片、模型、幻灯、电影等手段进行直观教学。这些活动的开展消除了初中学生学习化学的畏惧情绪，使学生感到化学有趣，乐意学，使智力和能力同时得到了发展。

二、精讲多练，创造高效课堂

提高课堂效率是现代教学的基本要求，是提高教学质量的关键。课堂上我们主要培养学生的观察能力、思维能力、实验能力、自学能力和创新能力。而这些能力的提高，不是一节或几节课就能培养的，需要我们教师在每节课以及其他课堂教师的启发和引导而逐步培养形成的。教师要在课堂四十五分钟内向学生传授化学基础知识和基本技能，并使他们能轻松接受。它除了要求教师自身极渊博的知识，较强的表达能力和组织能力，还要在课前充分理解吃透教材，并且还要了解掌握学生的预习问题以及学生该年龄段的思维，瞄准学习目标，深入准确、画龙点睛地讲。要符合学生的认识规律，激发学生的思维，扩大密度，使他们在短短的几十分钟内思维始终保持在最佳状态，只有这样才能取得良好的教学效果。所谓精讲，既要配合教材内容，又要面向全体学生。“精”就是要突破重点，带过一般，设疑破难，创造思维情境。“练”是巩固知识的途径之一，练要练到点子上，要精心设计一些针对性较强的问题，引导学生在分析研究这些问题的过程中，掌握所学知识。能让他们亲自动手操作的或口头表达练习的，就尽可能让他们动手动口实践，以达到真正掌握知识，举一反三的目的。

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关键词：元素化合物；教学策略；课堂教学行为；可持续性发展素质

中图分类号：G632.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）04-0161-02

元素化合物知识是中学化学教学内容的重要组成部分，是高中化学的主体，贯穿于化学学科的始终。元素化合物知识本身具有庞杂、琐碎的特点，不容易记忆，高中化学新课程减少了元素化合物知识内容，降低了对元素化合物知识识记的要求，更加注重利用中学化学基础知识整合化学信息的能力、分析问题和解决问题的能力、化学实验与探究能力。目前元素化合物知识教学时间有限，课容量大，而成功的元素化合物知识的教学对提高中学化学教学质量又具有极为重要的意义，如何能适应高中化学新课程元素化合物的教学，真正做到教学的有效性，笔者试从教学策略方面对此作一些探索。

一、增强课堂教学行为意识，优化课堂教学行为

建构主义认为，知识是学习者在一定的情境即社会文化背景下，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得。获得知识的多少取决于学习者根据自身经验去建构有关知识的意义的能力，而不取决于学习者记忆和背诵教师讲授内容的能力。

元素及其化合物知识是构成中学化学知识的基础和骨架。超越具体的化学知识，促进学生化学观念的建构，是化学教学的更高追求。要求教师从学生生活经验和已有知识出发，科学合理地创设情境，激发对化学的学习兴趣；引导学生观察、猜想、推理、交流等活动，使学生积极主动地参与学习。化学活动，使学生掌握基本的化学知识和技能，更培养了学生的思维能力和创造能力。

建构主义理论认为学习是在一定的情境中进行的，并且具有可接受性和发展性，因此，我们创设的教学情境应当从学生熟悉的生活经验和知识基础出发，充分挖掘各种情境资源，为课堂教学创设出难易适度的问题情境。

（一）创设问题情境，开拓学生思维

课堂教学中创设“问题情境”是培养学生问题意识、开拓学生思维和提高学生创新能力的重要途径。有效问题对教师教学、发展学生创新思维、提升学生自主探究能力具有重要的作用。心理学家认为：当已有的图式（认知、结构）和新的经验（当前经历的事物）既具有和谐（适应）的，也有不和谐的因素时，这种不平衡性就引起克服不和谐性的努力，而使其建立起新的平衡，此时兴趣的水平是最高，即当感性输入和现有认识结构之间具有中等程度不符合时，人的兴趣最大。教师在教学中，应精心选择教学材料，巧妙安排教学结构，科学设计教学过程。在具体教学中，由于教学的目的、任务、时间等的不同，创设问题情境也有不同的表现方式。

1.问题情境的创设应具有层次性。学习一个新知识，教师在突破难点时所设计的问题应具有层次性。前苏联教育学家维果斯基的“最近发展区理论”认为学生的发展有两种水平：一种是学生的现有水平；另一种是学生可能的发展水平，也就是通过教学所获得的潜力，两者之间的差异就是最近发展区。教学应着眼于学生的最近发展区，为学生提供带有难度的内容，调动学生的积极性，发挥其潜能，超越其最近发展区而达到下一发展阶段的水平，然后在此基础上进行下一个发展区。因此唤起学生求知欲的问题，才能使他们带着浓厚的兴趣去积极思考，探求新知。如在二氧化硫一节的教学中，先引导学生对SO2的组成进行分析，回忆酸性氧化物的定义是什么，得出SO2是一种酸性氧化物；回忆酸性氧化物的通性有哪些，我们具体学习过的酸性氧化物CO2的性质，它们之间的异同点是什么，让学生联系氧化还原反应的有关知识，从化合价角度分析SO2的氧化性、还原性，指导学生自主从实验活动中找到答案。可设计演示实验，在试管中装入铜片、浓硫酸并加热，产生的气体通入高锰酸钾溶液，可看到高锰酸钾溶液褪色，证明了二氧化硫的还原性；证明二氧化硫的氧化性时采用的试剂是亚硫酸钠和硫化钠的溶液，实验过程可先使两种溶液混合，并没有看到相应的现象，这个时候老师再适时地引出氧化还原反应是需要条件的，像这个反应就需要在酸性的条件下才能进行。这样对SO2的学习，由易到难，层层推进，步步深入，从而“围歼”难点。

2.问题情境的创设应具有“留白”艺术。“留白”是我国传统艺术的重要表现手法之一，是在作品中留下相应的空白，让欣赏者和作者共同完成对作品美学价值的再创造。学起于思，思起于疑，质疑能力的先行养成是学生创造力形成的基石，学习的原动力直接影响学习效果。在化学教学情境设计上要注意“留白”，把质疑留给学生，学生提出问题比解决问题对教学而言更具价值性。问题提出后要给学生充分思考的时间和动手操作实践的空间。因为信息整合是需要时间的，让学生有时间把问题与化学认知结构中适当的知识建立自然的内在联系，教师再给出预设的思路或答案，则学生在认知活动和元认知活动中就达到一定强度的心智锻炼，真正体现学生的主体地位。问题回答时不仅要求学生能说出正确答案，更要关注到学生对新知识的理解、新旧知识之间的整合的思维过程，这样才能达到启发学生思维的真正目的。

（二）加强对学生的学法指导，提高化学课堂效率

元素化合物知识大多属事实性知识，相对容易理解，但容易造成学生通过机械记忆来掌握，不利于学生学习能力的提高。作为化学教育的主阵地――化学课堂教学，教师应该向学生提供全面的化学学法指导，提高学生学习化学的效率。现代教育认为，课堂教学除知识传递这条主线外，还应渗透学习方法的指导。元素化合物知识的学习方法有两条主线，一条是以物质分类为主线，由于考查基本概念或基本理论知识时，仍然是以元素化合物知识为载体，元素及化合物的知识都是考查的出发点，所以教学时应让学生掌握代表性元素的氢化物、氧化物和对应水化物、盐的通性和特性。如在钠的学习时，钠元素及其化合物氧化钠、过氧化钠之间的转化关系是学习的重点，以物质类别为主线的学习能将繁杂、零碎、分散的知识由知识块转化为知识线、知识网，有利于学生高效学习。元素化合物教学另一条主线是以价态变化为主线。如在铁元素及其化合物的学习时，应教会学生面对一种新物质时，应从所含元素的化合价角度预测物质是否具有氧化性或还原性。物质中具有多种价态元素，其化合价处于最高价时，只能降低，即只有氧化性；元素的化合价处于最低价时，只能升高，即只有还原性；若元素的化合价处于中间价态，既具有氧化性又具有还原性。然后选择合适的氧化剂或还原剂，设计实验验证预测，如让假设具有氧化性的物质与还原剂接触，通过实验现象分析是否发生了氧化还原反应，从而验证假设是否正确，进而得出物质是否具有氧化性的结论。通过实验分析，铁是一种较强的还原剂，当遇到弱氧化剂时就生成亚铁化合物；遇到强氧化剂时就生成铁化合物，将铁元素不同价态的代表物连成一条线，即以铁元素价态变化为主线，形成铁三角（如右图），这样在主线中铁元素的各种价态及对应代表物的关系就会十分清晰。

二、注重可持续性发展素质的培养

元素化合物知识是中学化学的核心，在教学过程中，除了给予学生元素化合物知识的传授，还应有“从生活走进化学，从实验研究化学，从化学走向社会”的基本教学思路，引导学生研究化学思想，培养学生可持续性发展的素质。

（一）化学源于生活，寓于现实，用于现实

化学是一门与生活生产实践密切相关的学科，元素化合物知识的学习应与生活、生产实际中蕴含着丰富的化学现象和科学道理联系起来。可先从学生的生活实际中出现的问题或科技发展中的一些新信息中提出化学问题，再引导学生运用化学知识和化学的思维方式去分析与解决。经常性地针对一个现实的案例或事件或前沿科学的展示，把学生从生活的世界引向化学的世界，再利用学到的化学知识解决问题，回归生活；通过对元素化合物知识的整合、提升及拓展，展示化学在新科技发展与环境问题解决中所起的重要作用，使学生体验到化学的价值，感受到化学与生活生产的紧密联系，从情感上让学生更能接受，也更愿意接受元素化合物知识的学习。如氯气一节的授课可观看高速公路液氯泄漏事故的视频新闻及相关图片，之后教师抛出问题：氯气的物理性质和化学性质是什么？如果你在场，你能帮助当地群众组织急救吗？通过实验得出结论后再从绿色理念的观点出发去学习氯气的实验室制法及尾气处理、实验简约性原则，最后再适时地总结学习元素化合物知识的方法。

（二）提高学生科学素养，促进学生全面发展

重视以元素化合物为载体的性质探究实验、化工流程及化学原理应用等题型的讲解归纳，引导学生用所掌握的化学基本原理分析与化学相关的信息，并用学过的系统知识进行解释，指导学生如何筛选信息、应用信息、处理信息，灵活地解决化学问题。如以钠的化合物为载体讲解“侯氏制碱法”时，引导学生考虑气体制备中发生装置的选择，装置气密性的检查，气体溶解性的差异及其灵活应用，混合物的分离方法，化学平衡移动原理等相关知识，养成学生科学的态度，提高知识的迁移能力和应用能力，运用科学方法解决问题的能力。

参考文献：

[1]熊川武.教育实践学[M].上海：华东师范大学出版社，2001.