PAGE3-專題3從海水中獲得的化學(xué)物質(zhì)探究任務(wù)：探究“侯氏制堿法”情境創(chuàng)設(shè)素養(yǎng)解讀侯氏制堿法又稱聯(lián)合制堿法，用于在工業(yè)上制取純堿(Na2CO3)，由我國(guó)化學(xué)家侯德榜于1943年獨(dú)創(chuàng)，是世界上廣泛采納的制純堿法。詳細(xì)過程為：在飽和氨鹽水中(氨氣，氯化鈉都達(dá)到飽和的溶液)通入二氧化碳從而發(fā)生如下反應(yīng)：NaCl＋NH3＋H2O＋CO2=NaHCO3↓＋NH4Cl。反應(yīng)中的碳酸氫鈉由于溶解度低而析出，可以進(jìn)一步煅燒分解為碳酸鈉，水和二氧化碳，其中二氧化碳可以再次進(jìn)入反應(yīng)重復(fù)利用。過程如圖所示：侯氏制堿法過程1.素養(yǎng)要求——科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)：通過探究“侯氏制堿法”的生產(chǎn)過程，發(fā)覺和提出有探究?jī)r(jià)值的問題。能從問題和假設(shè)動(dòng)身，依據(jù)探究目的，設(shè)計(jì)探究?jī)?yōu)化試驗(yàn)方案，總結(jié)制備純堿的過程與留意事項(xiàng)。2．素養(yǎng)目標(biāo)：通過探究“侯氏制堿法”的生產(chǎn)過程，要求學(xué)生通過自主探究，能從宏觀與微觀相結(jié)合的視角分析與解決問題，培育自主探究的實(shí)力與創(chuàng)新意識(shí)。探究過程素養(yǎng)評(píng)價(jià)【查閱資料】1．所用原料及可能產(chǎn)物的溶解度(20℃)Na2CO3NaHCO3NH4HCO3NH4ClNaCl22g7.8g21.7g37.2g36g2.二氧化碳、氨氣的溶解度(25℃，100kPa)二氧化碳氨氣1.45g/L530g/L【探究1】原料的加入依次對(duì)純堿生產(chǎn)的影響下面是在試驗(yàn)室進(jìn)行模擬試驗(yàn)，生產(chǎn)純堿的流程示意圖：飽和食鹽水eq\o(→,\s\up7(通入足量氣體A),\s\do14(Ⅰ))A和食鹽的飽和溶液eq\o(→,\s\up7(通入足量氣體B),\s\do14(Ⅱ))懸濁液eq\o(→,\s\up7(過濾),\s\do14(Ⅲ))(1)請(qǐng)依據(jù)查閱資料的內(nèi)容和生產(chǎn)流程示意圖分析氣體A、氣體B分別是哪一種氣體？[提示]氣體A是氨氣、氣體B是二氧化碳。(2)假如向飽和食鹽水中先通入足量二氧化碳?xì)怏w，再通入足量氨氣，視察溶液中有何現(xiàn)象發(fā)生？為什么？應(yīng)怎樣操作才能生成NaHCO3沉淀？[提示]無明顯現(xiàn)象。CO2在NaCl中的溶解度很小，先通入CO2無法產(chǎn)生高濃度的HCOeq\o\al(－,3)，無法析出NaHCO3晶體，先通入NH3使食鹽水顯堿性，能夠汲取大量CO2氣體，產(chǎn)生高濃度的HCOeq\o\al(－,3)，才能析出NaHCO3晶體。(3)分析生產(chǎn)工藝流程，寫出利用侯氏制堿法獲得純堿的化學(xué)方程式。[提示]NaCl＋NH3＋H2O＋CO2=NaHCO3↓＋NH4Cl，2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O。(4)結(jié)合離子反應(yīng)發(fā)生的原理，分析侯氏制堿法原料加入的先后依次及反應(yīng)能夠進(jìn)行的緣由。[提示]離子反應(yīng)會(huì)向著離子濃度減小的方向進(jìn)行。利用NaHCO3在溶液中溶解度較小，先制得NaHCO3，再利用碳酸氫鈉不穩(wěn)定分解得到純堿。要制得碳酸氫鈉就要有大量鈉離子和碳酸氫根離子，所以在飽和食鹽水中通入氨氣，形成飽和氨鹽水，再向其中通入二氧化碳，在溶液中就有了大量的鈉離子、銨根離子、氯離子和碳酸氫根離子，這其中NaHCO3溶解度最小，達(dá)到飽和析出，其余產(chǎn)品處理后可作肥料或循環(huán)運(yùn)用?！咎骄?】探究NaCl對(duì)NaHCO3溶解度的影響1．預(yù)料性質(zhì)碳酸氫鈉、NH4Cl均易溶于水，但在飽和氯化鈉溶液中能析出NaHCO3固體，氯化鈉的存在可能影響NaHCO3的溶解度。2．試驗(yàn)驗(yàn)證請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)試驗(yàn)，證明氯化鈉對(duì)NaHCO3在水中的溶解度有影響。[提示]取肯定量蒸餾水，加入NaHCO3固體至恰好飽和，記錄加入的NaHCO3的質(zhì)量；另取一個(gè)燒杯，加入相同體積的蒸餾水，然后加入氯化鈉至恰好飽和，再加入NaHCO3固體至恰好飽和，記錄加入的NaHCO3的質(zhì)量，比較兩次加入的NaHCO3的質(zhì)量即可得出結(jié)論。【探究反思】1．如何提高原料的利用率(結(jié)合“侯氏制堿法過程”圖回答)?[提示]將CO2、NaCl循環(huán)利用，NH4Cl用做氮肥。2．請(qǐng)用流程圖展示你對(duì)“侯氏制堿法”制備純堿的探究過程。[提示]1.宏觀辨識(shí)——水平1：能從物質(zhì)的類別入手，預(yù)料物質(zhì)的性質(zhì)。2．科學(xué)探究——水平2：能依據(jù)所給問題設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔試驗(yàn)，客觀記錄試驗(yàn)現(xiàn)象，并作出說明。3．科學(xué)探究——水平3：能依據(jù)假設(shè)提出試驗(yàn)方案，獨(dú)立完成試驗(yàn)，基于現(xiàn)象和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得出結(jié)論，并溝通。4．科