基于侯氏制堿法的“幾種常見的鹽”教學

楊香濤 石明亮

摘要：以侯氏制堿法創(chuàng)設教學情境，從侯氏制堿法的生產(chǎn)原理出發(fā)，由飽和食鹽水引入氯化鈉的教學、由純堿的制備引入碳酸氫鈉和碳酸鈉的教學、由二氧化碳的來源與生產(chǎn)引入碳酸鈣的教學，讓學生知道了幾種常見鹽的重要用途與性質，不同鹽之間的相互轉化及碳酸鹽的檢驗，更重要的是讓學生學會了用化學知識解決生產(chǎn)生活的一些實際問題。

關鍵詞：侯氏制堿法初中化學;幾種常見的鹽;教學

文章編號：1008-0546（2022）03-0032-05???? 中圖分類號：G632.41???? 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.03.007

《義務教育課程標準（2011年版）》提出“教師可利用化學史料來創(chuàng)設學習情境，生動地進行愛國主義教育，增強學生的社會責任感，充分調動學生學習的自主性和積極性，幫助學生理解學習內容，認識化學、技術、社會、環(huán)境的相互關系，引導學生理解人與自然的關系，認識化學在促進社會可持續(xù)發(fā)展中的重要作用[1]?！?/p>

在“幾種常見的鹽”的內容中教材用“侯德榜”這一化學史料來說明我國化工專家侯德榜在純堿制造 方面作出的重大貢獻，雖然這一史料能生動地進行愛 國主義教育，但在實際教學中的作用比較局限，學生 僅能了解純堿生產(chǎn)這一內容，大多數(shù)教師對本節(jié)課的 教學設計是將幾種鹽以碎片化的形式堆積在一起，給 人的感覺是缺乏系統(tǒng)性和整體性。本文以“侯德榜”這一歷史史料為出發(fā)點，嵌入“侯氏制堿法”的反應原 理，整合氯化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉和碳酸鈣進行教學 設計，使這幾種鹽的教學融入到化學史之中，讓化學 中看似無序的知識能在有序的情境中生長。

一、教學主題內容

“幾種常見的鹽”為滬教版九年級化學下冊第7 章第3 節(jié)“幾種重要的鹽”第2 課時內容，主要內容有：①氯化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉和碳酸鈣四種常見的鹽在生活生產(chǎn)中的重要應用;②碳酸鹽的檢驗方法;③碳酸鈣、氧化鈣和氫氧化鈣之間的相互轉化。本課時內容是第7章第2節(jié)“常見的酸和堿”及第3節(jié)第1 課時“鹽”的知識延伸，又是后續(xù)學習“化學肥料”的基礎。本課時內容主要從定性的角度讓學生認識幾種重要鹽的重要應用及簡單性質，學習起來并不困難，需要學生從變化的觀念去認識事物，要有科學的態(tài)度及對社會問題的有正確價值判斷能力。

二、教學現(xiàn)狀分析

對于本課時內容的學習，學生已經(jīng)有了一定的知識基礎和生活常識，如學生在學習了“常見的酸和堿”基礎上，知道了酸和堿在化學反應中常常會生成一種 叫“鹽”的物質，同時也了解了鹽的常見分類和性質， 知道了復分解反應能發(fā)生的條件，另外在日常生活和 平時學習中學生已經(jīng)接觸到了一些常見的鹽，如食 鹽、純堿、小蘇打、石灰石、大理石等。但是，學生對于 這些常見的鹽在生產(chǎn)生活中的重要應用還不夠了解，還不能從變化的角度去認識碳酸鹽的檢驗方法及碳 酸鈣、氧化鈣和氫氧化鈣之間的相互轉化關系。

三、教學目標

“幾種常見的鹽”的教學要與社會發(fā)展和真實的生活相聯(lián)系。為此，我們確定了本節(jié)課的教學目標：

（1）通過社會生活中的相關情境素材及化學史料，了解氯化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉和碳酸鈣等物質在人類生活和社會生產(chǎn)中的重要性，形成科學態(tài)度和社會責任素養(yǎng)。

（2）通過實驗對比碳酸鈉、碳酸氫鈉和碳酸鈣等物質性質的不同點與相似點，總結碳酸鹽的檢驗方法，培養(yǎng)科學探究與創(chuàng)新意識素養(yǎng)。

（3）通過碳酸鈣、氧化鈣和氫氧化鈣之間相互轉化關系的分析與探討，學會書寫碳酸鈣、氧化鈣和氫氧化鈣相互轉化的化學方程式，形成物質的變化觀念。

四、教學流程（見表1）

五、教學過程

1.創(chuàng)設情境，導入新課

【情境素材】侯德榜——中國著名的制堿專家侯德榜1890年生于福建省一個農(nóng)民家庭。 1921年 10月，在美國剛剛獲得博士學位的侯德榜，滿懷報國之志回國創(chuàng)業(yè)，1926年生產(chǎn)出純度為99%的“紅三角”牌純堿，并于當年獲得美國費城萬國博覽會金獎。其產(chǎn)品不但暢銷國內，而且遠銷日本和東南亞，為中國民族化學工業(yè)產(chǎn)品贏得了市場和聲譽，結束了當時由美、德、英、法等國壟斷世界純堿市場的時代。在抗日戰(zhàn)爭期間，研究條件十分艱苦，侯德榜在索爾維法的基礎上創(chuàng)造出了制堿新法——“聯(lián)合制堿法”，大大提高了原料的利用率，降低了成本，被人們稱為“侯氏聯(lián)合制堿法”，又稱為“侯氏制堿法”[2]。

【敘述】“侯氏制堿法”的生產(chǎn)流程如圖1所示，原料是食鹽、氨氣和二氧化碳（合成氨廠用水煤氣法制取氫氣的廢氣），其核心化學方程式可以歸納為以下二步反應：

（1）NH3+H2O+CO2+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓（首先通入氨氣，然后再通入二氧化碳，NaHCO3溶解度最小先析出。）

（2）2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O（NaHCO3熱 穩(wěn)定性差，受熱容易分解。）

在“侯氏聯(lián)合制堿法”的生產(chǎn)流程中涉及到一系列的鹽——氯化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉和氯化銨等。

設計意圖：由侯德榜的故事，讓學生了解我國化學家侯德榜在制堿方面的杰出貢獻，增強學生的民族自豪感和民族自信心。由“侯氏聯(lián)合制堿法”的生產(chǎn)流程，讓學生了解真實的工業(yè)生產(chǎn)，讓學生感受前人的智慧，激發(fā)學生的愛國熱情和學習化學的積極性。同時利用“侯氏聯(lián)合制堿法”的生產(chǎn)流程中涉及到的

飽和食鹽水、碳酸氫鈉沉淀、純堿產(chǎn)品及二氧化碳的來源展開教學。

2.五味之首的鹽——氯化鈉

【敘述】侯氏制堿法中以飽和食鹽水為出發(fā)點生產(chǎn)純堿，食鹽水是氯化鈉的水溶液，俗話說“鹽乃五味之首”，我們這里的鹽是指氯化鈉，也就是我們生活中的食用鹽，請同學生們根據(jù)已有的生活經(jīng)驗并結合教材第54頁內容和提供的藥品，總結歸納氯化鈉的相關性質和用途。

【師生活動】教師巡視指導，學生小組合作完成表格，見表2。

【設問】自然界中鹽的分布很廣，在海水和內陸的鹽湖、鹽礦中存在大量的食鹽。 如 1 L 海水中約含40 g NaCl，那么我們人類是如何從海水中獲取 NaCl 的呢？

【展示】海水曬鹽（見圖2）——海水含有大量的氯化鈉，引進海水通過風吹日曬使水分蒸發(fā)可得粗鹽，粗鹽通過精制可制得精鹽（氯化鈉）。

【敘述】剛才我們歸納了食鹽的用途，生活中可用作調味劑、食品防腐劑，醫(yī)療上可用于配制生理鹽水，工業(yè)上還可用于生產(chǎn)氯氣、燒堿（又稱氯堿工業(yè)）。

【資料】生理鹽水，又稱為無菌生理鹽水，生理鹽水是濃度為0.9%的氯化鈉水溶液。濃度為0.9%的氯化鈉水溶液，滲透壓和人體血漿、組織液滲透壓基本相同，是等滲溶液，注入人體后人體的細胞不會因為所處環(huán)境滲透壓的改變，而出現(xiàn)水分減少、脫水，或者水分增多、水腫，能保證細胞既不會水腫破裂，也不會脫水皺縮，從而避免影響細胞功能。

【演示實驗】取適量的小麥種子放在一定濃度的食鹽水里，一些不飽滿的種子浮起來，而飽滿的種子沉在鹽水的下面（見圖3）。

【學生】食鹽不僅可用于生活和工業(yè)生產(chǎn)，還可用于農(nóng)業(yè)選種。

【問題】食鹽與我們化學上講的鹽是一回事嗎？

【學生】食鹽與我們化學上講的鹽不是一回事，我們化學上講的鹽是金屬陽離子或銨根離子與酸根離子組成的化合物，食鹽屬于鹽類。

【問題】從鹽的分類上來看，食鹽屬于哪種鹽類？

【學生】從食鹽的組成上來看，食鹽的組成是 Na? Cl，所以它既可稱為鈉鹽，又可稱為鹽酸鹽。

【小結】常見的鈉鹽：氯化鈉、硫酸鈉、硝酸鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉等。

設計意圖：介紹生理鹽水、實驗展示鹽水選種，讓學生能進一步了解食鹽在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會生活的應用，豐富了學生的知識，開拓了學生的視野。通過問題討論讓學生進一步認識鹽的分類、性質和用途，為下面碳酸鈉和碳酸氫鈉的講解作了鋪墊。

3.稱兄道弟的鹽——碳酸鈉和碳酸氫鈉

【敘述】侯氏制堿法的反應原理是①NH3+H2O+ CO2+NaCl=NH4Cl+NaHCO3 ↓，②2NaHCO3 Na2CO3+ CO2 ↑+H2O 。其中涉及到一對兄弟鈉鹽——碳酸鈉和碳酸氫鈉。請同學生們根據(jù)已有的生活經(jīng)驗并結合教材第54～55頁內容和提供的藥品，總結歸納碳酸鈉和碳酸氫鈉的相關性質和用途。

【師生活動】教師巡視指導，學生小組合作完成表格，見表3。

【問題】你知道化學工業(yè)人們常說的“三酸兩堿”是指哪些物質？

【學生】化學工業(yè)人們常說的“三酸兩堿”是指硫酸、鹽酸、硝酸和燒堿、純堿。

【敘述】純堿就是我們今天學習的碳酸鈉，純堿有天然的（可從內陸鹽湖提取，如我國青海湖就有大量天然存在的純堿，它們一般以 Na2CO3· 10H2O 的形式存在），而目前我們使用的純堿主要通過化學方法生產(chǎn)，如上述我們討論的“侯氏制堿法”就是工業(yè)生產(chǎn)純堿較為流行的方法。

【問題】你知道純堿在我們生活中有哪些重要的應用嗎？

【學生】在生活中可利用純堿制“蘇打水”飲料，還可作為面點的疏松劑。

【教師釋疑】用純堿作為面點的疏松劑時，一般還與明礬混合使用，這樣發(fā)出的面點口感好，且疏松多孔。

【分組實驗】將等量的純堿和小蘇打溶于適量的水中，向其中滴加幾滴酚酞試液（見圖4）。

【學生】溶液均變成紅色，說明純堿和小蘇打的水溶液均呈堿性。

【問題】正因為小蘇打的水溶液呈堿性，所以小蘇打可制治療胃酸過多的藥劑。人體的胃酸是鹽酸，請同學們分別寫出純堿和小蘇打與鹽酸反應的化學方程式。

【學生板演】Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑ NaHCO3+2HCl=NaCl+H2O+CO2↑

【問題】根據(jù)上面的兩個反應能否區(qū)分純堿和小蘇打？

【學生】不能，因為兩個反應都有氣泡產(chǎn)生。

【教師】純堿和小蘇打的化學性質相似都能與酸反應放出二氧化碳氣體。

【演示實驗】使用如圖5 所示的實驗裝置進行實驗。

【學生活動】觀察實驗現(xiàn)象，歸納實驗結論。

【學生】左邊的燒杯中澄清石灰水變渾濁，而右邊的沒變渾濁，說明小蘇打不穩(wěn)定，受熱易分解，而純堿較穩(wěn)定受熱難分解。

【學生板演】2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O

【教師】該反應也是“侯氏制堿法”中得到純堿的反應。

【問題】現(xiàn)在我們能不能區(qū)分純堿和小蘇打？

【學生】現(xiàn)在可以了，產(chǎn)生能使澄清石灰水變渾濁的氣體是小蘇打。

【教師】從純堿和小蘇打的化學組成上來看，它們既可叫鈉鹽，又可叫碳酸鹽，你知道我們還學過哪些碳酸鹽？

【學生】前面我們還學過或接觸過的碳酸鹽有碳酸鈣、碳酸鋇等。

設計意圖：通過天然純堿的來源和生活中純堿的應用介紹，讓學生了解純堿的來源方式和重要應用。通過對純堿和小蘇打的組成和性質對比，讓學生清楚純堿和小蘇打在性質上既有相似之處、又有不同之處的原因。同時，又一次通過鹽的分類討論引入碳酸鈣這種鹽，尤其碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質實驗對比，讓學生知道對比方法在化學研究中的重要作用。

4.清清白白的鹽——碳酸鈣

【敘述】“侯氏制堿法”的生產(chǎn)原料是食鹽、氨氣和二氧化碳，其中二氧化碳來源于合成氨廠用水煤氣法制取氫氣的廢氣，這樣可以極大地節(jié)約生產(chǎn)成本。

【問題】你知道工業(yè)上是如何獲取二氧化碳氣體的嗎？

【學生】實驗室是利用大理石或石灰石與稀鹽酸反應得到二氧化碳，而工業(yè)上是利用煅燒石灰石來獲取二氧化碳。

【學生板演】CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ CaCO3 CaO+CO2↑

【教師】這里用到很重要的原料——大理石或石灰石，它們的主要成分是碳酸鈣。碳酸鈣有哪些性質和用途呢？請同學生們根據(jù)已有的生活經(jīng)驗及上述的討論，并結合教材第56～57頁內容和提供的藥品，總結歸納碳酸鈣的相關性質和用途。

【問題】你們還知道碳酸鈣在生活中有哪些應用？【學生】不清楚。

【教師】生活中補鈣用的鈣片主要成分就是碳酸鈣，牙膏中的摩擦劑主要成分也是碳酸鈣。

【實驗演示】用坩堝鉗夾持一小塊片狀的石灰石，放在酒精噴燈的火焰上灼燒幾分鐘后，放在石棉網(wǎng)上冷卻（見圖6）。

【實驗要求】（1）灼燒前，看看是否容易捏碎、敲碎;（2）灼燒后，看看是否容易捏碎、敲碎;（3）將灼燒后產(chǎn)物投入盛有冷水的燒杯中，觀察現(xiàn)象;（4）靜置后取上層清液分別置于兩支試管中，向其中一支試管滴加2滴酚酞試液，向另一支試管中的液體吹氣，觀察現(xiàn)象。

【學生】灼燒前，不容易捏碎、敲碎;灼燒后，很容易捏碎、敲碎;將灼燒后產(chǎn)物投入盛有冷水的燒杯中，放出大量的熱量，水劇烈沸騰;靜置后取上層清液分別置于兩支試管中，向其中一支試管滴加2滴酚酞試液，溶液變紅，向另一支試管中的液體吹氣，出現(xiàn)白色渾濁。

【教師】我們再來看一看古人的智慧（見圖7）。

【敘述】我國明代著名的愛國將領于謙曾寫過一首名為《石灰吟》詩來表明自己的清白，“千錘萬鑿出深山，烈火焚燒若等閑。粉身碎骨渾不怕，要留清白在人間?！?，請同學們吟誦并思考其中的化學涵義，并寫出相關的化學反應方程式。

【學生板演】（見圖8）

【教師】碳酸鈣、氧化鈣、氫氧化鈣在一定條件下可以發(fā)生轉化，請畫出三者之間的關系圖。

【學生板演】（見圖9）

【小結】碳酸鈣、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸氫銨等都是重要的碳酸鹽，從剛才的討論我們發(fā)現(xiàn)這些碳酸鹽都有一個共同的特點就是能與鹽酸反應生成二氧化碳氣體，所以碳酸鹽（CO3（2）-）的檢驗方法可歸結為——取樣加入試管中，滴加適量的稀鹽酸，產(chǎn)生使澄清石灰水變渾濁的氣體。

設計意圖：通過對碳酸鈣的性質探究及古人對碳酸鈣性質的認識介紹，不僅讓學生增強了民族自豪感，知道了愛國將領于謙“要留清白在人間”的高貴品格，還認識了碳酸鈣、氧化鈣、氫氧化鈣之間通過“鈣三角”相互轉化的規(guī)律增強了學生的變化觀念，培養(yǎng)了學生科學探究精神和創(chuàng)新意識。

四、結束語

“幾種常見的鹽”是初中化學教學的難點，如何將不同的幾種常見的鹽統(tǒng)整在一起進行教學，本節(jié)課作了有益的嘗試。本節(jié)課以“侯氏制堿法”為情境設計教學，將四種常見的鹽——氯化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉和碳酸鈣整合在一起進行研究，不僅了解了它們的性質與用途，理解了從不同角度對鹽進行分類，還認識了物質性質與結構的關系，知道了不同鹽之間還可以相互轉化，尤其重要的是讓學生知道了這些鹽在生產(chǎn)生活中的重要應用，學會了應用化學知識解決生產(chǎn)生活中的一些實際問題。從教學設計角度看，本節(jié)課借助“侯氏制堿法”的生產(chǎn)原理，由飽和食鹽水引入氯化鈉的教學、由純堿的制備引入碳酸氫鈉和碳酸鈉的教學、由二氧化碳的來源與生產(chǎn)引入碳酸鈣的教學，這樣以“侯氏制堿法”為教學情境，將看似不相關的知識串聯(lián)在一起，使教學更具系統(tǒng)化，使知識更顯網(wǎng)絡化。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部.義務教育化學課程標準（2011年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2012：12.

[2] 中學化學國家課程標準研制組.義務教育教科書：化學（九年級下冊）.3版[M].上海：上海教育出版社，2015（3）：54-55.

3973500338278