工业纯碱纯度测定的实验设计

一、设计的背景和意图

化学是一门以实验为基础的学科，学生在学习完相关的一些理论之后需要相应的实践检验来加强和提高.本节课是学生学完必修Ⅰ和必修Ⅱ，选修Ⅳ，并复习化学实验基础知识后，根据学生的学习需要和新课程要求开发的一节课，，笔者认为这节课有以下几个意义：

1. 体现新课程理念。新课程理念指出：化学教学要以培养学生的创新精神和实践能力为重点，提高学生的科学素养为目标。要改变学生的学习方式，以学生为学习主体，挖掘课堂教学中有探究价值的课题，组织学生在体验和探究活动中完成新知识的建构。本节课通过进一步了解侯氏制碱法，从分析其中所含的杂质为切入口，以工业纯碱纯度检测方法为主题，通过引导学生设计工业纯碱纯度检测方法，分析误差，评价改，使学生学会科学的方法和积极情感体验。学生自发的完成了知识的构建和科学方法的渗透。

2.联系了生产实际。化学教学不仅肩负着向学生传授化学知识的任务，同时也应该联系实际为生产和生活服务。利用碳酸钠的性质测定工业纯碱纯度是高中化学知识和生产实际非常好的一个结合点，有利于培养学生的实际应用能力，有很高实践价值。

3. 高考复习的需要。新课程标准要求：“学生根据实验试题做到：①设计、评价或改进实验方案，②分析和处理实验数据，得出合理结论，以及对这些知识与技能的综合应用。”近年高考对化学实验基础知识和能力的考查都是通过实验探究的方式进行，要求学生必须具备一定的实验设计、评价 、误差分析计算能力，这节课的内容是培养、训练、提高学生这方面能力的一个很好的素材，值得开发和利用。

一、教学目标

知识与技能

培养学生实验设计、评价、改进、数据处理和误差分析的能力。

过程与方法

通过工业纯碱纯度测定的实验方案的设计、评价、改进，让学生体验科学探究的一般过程，提高学生实验设计的能力以及综合评价能力；

情感态度与价值观目标

通过学生讨论、优化实验方案，培养学生合作学习，勇于创新的科学精神，渗透实事求是、严肃认真的科学态度；让学生获得成就感并激发学生的学习兴趣。

二、教学重难点

设计实验装置，对实验方案进行、改进，误差分析。

突破方法：学生讨论、相互评价、教师引导达成目标。

三、教学过程

[导入]：为了打破的西方对制碱技术的垄断，实现中国人自己制碱的梦想，侯德榜把全部身心都投入到研究和改进制碱工艺上，经过多年艰苦的摸索，终于发明一套先进的纯碱生产工艺，就是我们所说的侯式制碱法。作为一个中国人我们应该为他骄傲和自豪，哪位同学知道其原理是什么？

[学生回答]（ 教师介入，引导学生评价）

（1）NH3+H2O+CO2=NH4HCO3 （首先通入氨气，然后再通入二氧化碳）

（2）NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3（NaHCO3溶解度最小，所以先析出。）

（3）2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O（NaHCO3（热稳定性很差，受热容易分解）

[问题] 用这种方法制得的纯碱中最终可能含有哪些杂质？

[学生回答] 氯化钠

[过渡] 纯碱是重要的基本工业原料之一。在国防、纺织、食品、玻璃、医药等领域都有广泛应用。 其中有些行业对纯碱的纯度有比较严格的要求，因此国家出台了工业纯碱产品的国家标准。

（设计意图：利用候氏制碱法导出问题，培养学生的民族自豪感，同时也为引出纯碱纯度的检测做铺垫）

那么工厂或国家相关的检测人员利用什么原理，怎样去检测纯碱的纯度呢，相信凭借我们所掌握的化学知识，也可以设计出一套好的的方案，在这个过程中用哪些化学仪器，今天我们一起和大家来探讨这个问题。

一 ）实验原理

[问题] 你认为采用什么化学原理可以检测纯碱的纯度？

学生回活动：先思考，后分组讨论，在交流，学生相互评价。

（设计意图：用启发性问题激活学生思维，引发学生思考，拓宽思路，发散思维

把问题交给学生，把课堂还给学生。）

[学生回答]

①取一定量样品加酸，产生CO2，被吸收剂吸收，测吸收剂的增重质量

②取一定量样品加酸，产生CO2测CO2体积

③取一定量样品加过量CaCl2，产生CaCO3沉淀，测沉淀质量

④取一定量样品溶解，用标准酸溶液进行滴定，读取耗酸的体积

⑤取一定量样品溶解，加硝酸酸化的AgNO3，产生沉淀，测质量

⑥取一定量的样品溶解，加入足量的稀盐酸再蒸干，测定生成氯化钠的质量算出碳酸钠的纯度。

[教师评价] 由于纯碱中含有的杂质除了氯化钠之外还有极少量的其他杂质，方法⑤⑥测出的纯碱纯度存在系统误差，一般不用

（设计意图：学生汇报讨论结果，引导学生相互评价，在讨论中学习，在评价中提高，同时打开学生的思维的窗户，共同分享成果。）

二 ）实验装置

[过渡] 下面我们首先探讨方法①。

Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2

取一定量样品加酸，产生CO2，被吸收剂吸收，测吸收剂的增重质量

[问题] 方法①中第一步让碳酸钠与酸反应生成CO2用哪个酸较好呢，为什么？

[学生回答] 硫酸，因为盐酸会挥发出来氯化氢气体。

[问题] 请大家设计出实验装置？

[学生用图片拼装实验装置]

（将学生四人分成一组，利用手中的实验装置图片，设计该实验的的装置，每组选一个代表回报讨论成果，并将其组装图利用实物投影展示，其他同学实验装置进行评价，教师在必要时介入并引导学生，不断修正和完善装置图。）

（预设学生设计的装置图）

（从学生组装的实验装置图中，选出几种有典型错误的装置引导其他学生评价。）

[问题]图1中，左边的反应前干燥管会不会吸收空气中的二氧化碳和水呢？怎样改进呢？

[教师引导]图3空气中含有二氧化碳会被U型干燥管吸收，怎样解决呢？

[学生讨论并回答] 图4 装置中会残留部分二氧化碳，不能完全燥管吸收。

[学生讨论并提出可能的改进方案

[过渡] 通过以上讨论，我们选择了一套比较周密的实验装置，不过要想获得准确的结果，还必须有合理的操作步骤，我们应该怎样操作呢？

三 实验步骤

[学生讨论并回答]

（1）准确称取盛有碱石灰的干燥管的质量（设为W1）

（2）准确称取一定量纯碱样品（设为W0），并放入反应瓶中。

先通空气，赶净装置中的空气，再接上U型干燥管和球型干燥管，从分液漏斗缓缓滴入稀硫酸，待不再发生气体后。从左边不断用吸耳球吹入足量的空气，称干燥管的总质量为W2

四 计果结果

Na2CO3%=

小结 定量实验的一般步骤

提出课题 设计实验原理 选择装置 实验操作 计算数据 误差分析

参考文献：

建构主义学习理论下《纯碱纯度测定》教学设计 杨卫华

赵蒙成，构建主义教学方法评析。外国教育研究， 2002

定量实验设计――纯碱纯度的测定 杨婕，中华听课网