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课程名称

无机化工生产技术

模块项目

项目十二“联合法生产纯碱技术”

授课类型

理实一体化

教学内容

任务二：联合制碱法生产技术

授课班级

课时分配

2课时

授课地点

授课日期

1.2 学习任务描述

本次课教学节选自项目十二“联合法生产纯碱技术”中的任务二“联合制碱法生产技术”中的内容。主要讲解联合制碱法工艺条件分析与选择，在前面学习工艺生产过程的基础上，进行工艺参数的选择，以工艺条件分析与选择为重点，使学生掌握联合制碱法生产技术，在学习中，掌握压力、温度、母液成分对工艺生产的影响理论认识，提升分析问题解决问题的能力，达到熟知联合制碱法工艺条件分析与选择；通过学习，以及课后拓展内容，进一步让学生树立科技强国的理念，通过参数学习，提升学生的事物之间的相互联系以及平衡的辩证唯物主义原理。

1.3学情分析

本节课以联合制碱法生产技术-工艺条件分析与选择探究为学习情境，课前通过雨课堂发布视频及相关问题“千分才子侯德榜首创侯氏制碱法，践行着制碱救国”，以及“永利制碱的成功在中国近代化工史上，有着里程碑意义”，通过课前学习，使学生进一步对联合制碱法生产技术有一个更深的了解；课中以“侯德榜出版《纯碱制造》，索尔维制碱法原理公诸于世解码”，进一步引导学生学习联合制碱法技术，同时激发出学生学习兴趣，在学习中进一步提升崇高的民族气节和科技强国的伟大的爱国情怀等；接着对联合制碱法生产技术进行讲解分析讨论，通过工艺条件分析与选择探究，加深学生理解；最后，引导学生讨论，联合制碱法对当今的深远意义，把本节课所学知识拓展应用于解决环境污染、节约成本的工程实践意识。从对联合制碱法技术的初步认识，一步步探究分析，认识到该方法的创新之处，同时上升到当今的习近平新时代中国特色社会主义思想“青山绿水就是金山银山”，探究联合制碱法技术的学习情境使得教学内容之间具有紧密的结构化联系。

1.4 教学目标

知识目标

能力目标

素质目标

思政目标

①掌握联合制碱法工艺流程的组织与操作要点；②掌握联合制碱法生产过程常见故障及其排除方法；③掌握压力、温度、母液的分析与选择

①会描述联合制碱法工艺过程；②指出区分联合制碱法工艺流程中哪些属于分离操作，其作用是什么

①培养学生的安全环境保护意识；②培养学生的分析问题解决问题的能力

通过联合制碱法学习提升学生精益求精的工匠精神；提升成本意识和辩证唯物主义思想。

1.5教学重难点

重点

难点

联合制碱法工艺流程的组织与操作要点

联合制碱法工艺条件分析与选择

本次任务教学中，课前在雨课堂平台发布学习任务，学生通过学习，进一步加深对联合制碱法工艺流程的理解，加深对侯德榜精神的认识；课中采用讲授学习、描述联合制碱法工艺过程，以及讨论分析联合制碱法工艺流程中分离操作及其作用，不断加深知识的深化，以学生为中心、教师为指导开展活动，由浅入深、对难点采取视频播放、讲授、讨论等，学习过程专业知识与思政内容相互穿插，相辅相成，课后设置问题，对联合制碱法和氨碱法制纯碱进行比较，在比较重，找出双方异同点，共同点，融入成本意识，平衡等辩证唯物主义思想。最终达到项目四个目标的实现。

本次课为“联合法生产纯碱技术”第二个任务联合制碱法生产技术；2学时的教学内容开展混合式教学，以翻转课堂的模式将教学过程分解为课前准备，课中导学，课后拓展。 学生课前利用雨课堂线上学习平台进行学习，课中利用思维导图进行工艺过程流程图的描述并以小组为单位，开展讨论，课后进一步对学习任务进行拓展，及时进行在线系统考核，熟练掌握压力、温度、母液的分析与选择，为后续的电解法生产烧碱技术做准备，课后学生巩固所学专业知识，进一步深化知识素质和思政目标的培养和实施。

2.2教学方法

教法：

1.讲授法（联合制碱法技术）

2.探究法（联合制碱法和氨碱法制纯碱进行比较异同点）

3.任务驱动法（压力、温度、母液的分析与选择）

学法：

1.讨论分析（联合制碱法和氨碱法制纯碱进行比较异同点）；

2.探究法（故障的排除方法）；

3.任务驱动法（压力、温度、母液的分析与选择）

2.3教学资源

为有效解决以上教学重点和难点，高效执行本课堂教学策略，运用多种信息技术手段开展教学活动。

1. 雨课堂平台；

2. 精品课程共享资源课

3.1 课前准备

环节

环节1 布置任务

雨课堂发布学习任务视频《“千分才子”侯德榜首创“侯式制碱法” 践行着制碱救国的誓言》

学生通过观看视频了解联合制碱法的技术学习提升大家的爱国情怀、工匠精神

环节2 分析汇总任务完成情况

促使学生养成自主学习的终身学习习惯及归纳分析能力。

3.2 课中导学

环节

（90分钟）

环节1(10min)问题引入：播放科教传奇“永久黄”视频；

提问联合制碱法工艺流程？涉及的设备有哪些》分离操作有哪些？

观看视频，回答问题

分离操作：

洗涤、离心、结晶、蒸发、过滤、吸收等

视频提升学生的工匠精神，通过问题回答，结合结晶、吸收等概念引入平衡的辩证唯物主义思想

环节2(30min)讲解阐述

制碱过程工艺条件的选择

1.压力

一般来说，制碱过程可在常压下进行，但氨盐水碳酸化过程应提高压力以强化吸收效果，因而在流程上对氨厂的各种含二氧化碳的气体出现了不同压力的碳化制碱。除碳酸化以外的其他工序均可在常压下进行，制铵过程是析出结晶的过程，更不必加压操作，故可在常压下进行。

2.温度

氨盐水的碳酸化反应系放热反应，降低温度，平衡向生成NaHCO3和NH4Cl的方向移动，可以提高产率。但温度降低，反应速度减慢，影响生产能力。在碳化塔的实际操作中，当碳化度较小时，温度可稍高；碳化度较大时，温度可稍低。碳化塔中部温度略高，这是因为氨母液Ⅱ中会有一定量的结合氨，以免在碳化塔底部同时析出NaHCO3和NH4Cl结晶。工业生产上，一般控制碳化塔的取出温度在32~38℃。

3.母液成分

母液在循环过程中要严格控制三个浓度作为工艺指标：α值、β值和γ值。

α值：α值是指氨母液Ⅰ中游离氨对二氧化碳的物质的量之比（或游离氨对的HCO3-摩尔浓度之比）。氨母液Ⅰ是析碱后第一次吸氨的母液，吸氨是为了使转化CO₃^2-，而HCO₃^-不多，吸氨量不需要很多，吸氨的反应为：

2NaHCO₃ + 2NH₃ = Na₂CO₃ + (NH₄)₂CO₃ + Q

该反应为放热反应，当母液Ⅰ中的HCO3-的量一定时，降低温度，有较少过量的氨就可以使反应完成，α值可以较低。但无论温度如何，α值总大于2。α值与温度关系的经验值为：

析铵温度20℃：α=2.35；10℃：α=2.22；0℃：α=2.09；-10℃：α=2.02

常用析铵温度为10℃，α值控制在2.1~2.4的范围。

联合制碱法工艺流程

联合制碱法的析碱流程基本上与氨碱法相近，析铵则有多种流程，以外冷流程为例（图11-6）。

制碱系统送来的氨母液Ⅰ经换热器与母液Ⅱ换热，母液Ⅱ是盐析出氯化铵后的母液。换热后的氨母液Ⅰ送入冷析结晶器。在冷析结晶器中，利用冷析轴流泵将氨母液Ⅰ送到外部冷却器冷却并在结晶器中循环。因温度降低，氯化铵在母液中呈过饱和状态，生成结晶析出。大致说来，适当加强搅拌、降低冷却速率、晶浆中存在一定量晶核和延长停留时间都有利于促进结晶生长和析出。

二  联合制碱法生产过程示意图

图13-1

联合制碱法工艺流程图

两条路线互为补充，相辅相成，融思政元素与专业课之中，起到润物细无声的作用。

环节3(20min)“问”即课堂提问：随机抽查学生对课前自主学习和课堂讲解内容进行提问，引导学生回答，并用化学方程式写出“索氏制碱法”与“侯氏联合制碱法”的制作工艺步骤进行比较

学生书写：“索氏制碱法” 原理

第一步 NaCl+NH₃+CO₂+

H₂O+=NaHCO₃↓+NH₄Cl；

第二步 加热NaHCO₃得到纯碱Na₂CO₃

2NaHCO₃=Na₂CO₃+CO₂+H₂O (CO₂循环利用）

2NH₄Cl+Ca(OH)₂=2NH₃↑+CaCl₂+2H₂O (NH₃循环利用）

侯氏联合制碱法原理

NH₃+CO₂+H₂O=NH₄HCO₃↓

NH₄HCO₃+NaCl=NaHCO₃+NH₄Cl

2NaHCO₃ =Na₂CO₃+CO₂↑+

H₂O

通过书写巩固专业知识，在学习中学会如何解决污染环境的难题，提升大家环境保护意识

环节4(20min)分享讨论

比较两种方法优缺点

学生分组总结（1）“索氏制碱法”NaCl利用率低； CaCl₂占地毁田；污染环境（2）“侯氏联合制碱法”将制氨和制碱组合在一起进行联合生产，NaCl利用率到96%；减少“三废”排放；无需建造石灰窑系统，技术理念先进。

分享讨论不仅考察了学生对专业知识的掌握情况，也提升了他们的概括表达能力，学会取长补短，并树立团队协作的精神。

环节6(10min)归纳本节课要点

（1）“侯氏联合制碱法”不仅消除氨碱法废液的排放，杜绝污染，将碳化过滤的母液不加石灰乳蒸馏回收氨，而且将其再吸收氨，使溶解度小的HCO₃^-盐反应成溶解度大的CO₃^2-盐，然后冷却并加入洗盐或洁净盐，使NH₄Cl先冷却析出、然后再用盐析法析出。

（2）侯德榜先生用一生的奋斗历程展示了赤子爱国之心、振业兴邦之志、鞠躬尽瘁之情、实事求是之魂，他笃信科学、实业救国的崇高精神，感染者后人。

通过总结巩固专业知识学习，强化学生记忆；侯德榜的爱国情怀使学生树立自强不息、创新意识，启发他们作为新时代大学生应该肩负起自主创新，科技强国的历史使命，鼓励学生立志投身于化工行业关键技术的研究和应用领域，为国家和社会发展添砖加瓦。

3.3课后拓展

环节

环节1提出问题：分析联合制碱法的影响因素，如何控制？

环节1查找资料：范旭东的故事

学生预习下一节内容；分组查找范旭东的故事相关资料

为下一节课《压力、温度、母液成分的分析与选择》学习做准备，同时分享化学企业家范旭东故事，对课程内容进行巩固，加强思政元素的内化。

3.4考核评价

环节

本节课教学目标通过多环节相结合进行考核：通过课前预习、课堂分享讨论、提问以及课后作业来实现思政目标的考核；通过课后作业和后期考试环节来实现专业知识目标的考核。

本次课以制碱法技术中联合制碱法工艺工程为项目的理论知识传授以及工艺流程图的绘制，目的是为后续工艺参数的选择奠定理论方法基础，解决疑难，突破重难点。利用视频、小组讨论、组长汇报，以掌握绘图技能为最终目的，逐步引导学生掌握和运用知识技能，通过本节课的学习，达到预期效果；

信息技术手段和视频资源激发学生的学习热情，课堂更活跃，理解更深入；工艺流程图绘制，对绘图专业技能和知识掌握要求极高， 通过反复练习、讨论，加深学生对知识的巩固练习；工程实践意识以及成本意识也是本节课强调的重点，在过去的教学中，一般很少纳入，如何降低降低成本、三废处理融入到教学中，与实践相结合推动学生任务完成，使学生更深入的学习知识和培养技能。

任务驱动法、讨论分析法教学。以学生为活动中心，通过小组探究绘制工艺流程图，实现对本次课内容教学的设计与创新，学生很好的理解并掌握了工艺流程图的绘制，同时团队积极配合，取长补短，逐渐形成团队意识，为后续的实际操作环节奠定了良好的基础。使用小组讨论分析，代表汇报、课堂点评的方式，增强学生的自信心，鼓励他们多思考，适当创造环境让学生有突破，在学习过程中表现的非常积极，能主动参与到讨论当中，增强了学习效果。

4.2创新示范

课程教学中充分有效融入课程思政，践行习近平新时代中国特色社会主义思想，以及爱国情怀，通过侯德榜、范旭东的故事，以及相关内容微课视频，增强国家自豪感，开展爱国主义教育。

1. 深化课堂教学的改革：在教学中重视和加强基础知识和基本技能的教学，加强画图基本技能的教学，扎扎实实打好基础。在课堂上，运用讨论分析，引导学生回答问题，解决问题，激发学生参与到课堂活动中来，分小组练习、汇报，发表自己的观点。

2. 适应新型评价方式：通过雨课堂线上课前测试、小组汇报课中互评等方式，提交的成绩分值能给与学生更直接感受。

5.2 诊改措施

本次课，大部分学生能够根据要求 画出联合制碱法的工艺流程图，但对于该工艺的创新之处，如何进行资源有效利用，结合环境保护，节约成本，部分学生的理解不到位，应结合下一个任务，进一步学习巩固