高中化学苏教版从海水中获得的化学物质第二单元钠镁及其化合物

《镁的提取及应用》教学设计一、教学内容分析普通高中课程标准实验教科书化学1（苏教版）专题2“从海水中获得的化学物质”的特点是以海水资源为背景，以“工业生产——性质探究——社会应用”为线索，从工业生产实际出发，通过实验探究，引出典型的非金属元素——卤素单质及其化合物知识和典型的金属元素——钠、镁单质及其化合物知识。让学生在认识物质性质的同时学会认识物质的方法，从中体会化学为人类社会发展做出的巨大贡献，突出了学好化学能更好地服务于社会生活的学习目标。“镁的提取及应用”一节重在使学生在获取相关化学知识和实验研究技能的同时，形成自然资源的有效利用需要化学科学发展的认识，使学生了解化学与社会、生活、生产等的密切联系，增强学生的环境保护意识和经济效益观念，有利于学生理解所学的知识和学以致用，培养学生的实践能力。二、学生学习情况分析学生在前面的学习中，通过对卤素和钠单质及其化合物知识的学习已经初步学习了认识物质的方法，将其应用于镁及其化合物性质的学习，较为容易掌握。而且从中还能感受将已有知识运用于新知识学习和生产实际中的乐趣，学习的热情也会提高。但对于如何将所学知识运用于生产实际却比较生疏，因此需要教师适时加以引导，激活学生已有的知识和经验。可创设情景如模拟实验等手段使问题直观化，降低学生的认知难度。三、设计思想根据本节内容有“从海水中提取镁”和“镁的性质”两部分，设计了“明线”和“暗线”两条教学线索。以“从海水中提取镁”为明线，结合海水资源的特点、工业生产中的经济效益问题以及学生的认知水平，层层深入探讨海水提镁的流程。由于学生在有关钠元素的学习中，对于金属单质及其化合物性质的学习思路有所了解，因此，“镁的性质”设计为暗线，穿插在“从海水中提取镁”中讲解。本节采用“创设情景—发现问题—解决问题”的教学思路，从生活实际引课，创设情景，激发为自我发展和社会生产进步而学习化学的兴趣。设置“问题链”，通过联想、实验、讨论、设疑等方式引导学生解决问题，使学生在解决问题的同时发现新的问题，层层推进。在师生、生生互动中体验发现问题、解决问题的过程与方法，学生的潜能不断被激发，在体验学习乐趣、掌握知识的同时增强求知欲。四、教学目标知识与技能：1．了解从海水中提取镁的基本原理和流程，认识工业生产的基本方法和一般思路；2．了解镁在社会生产、生活实际中广泛用途，能列举合金材料的重要作用；3．了解镁单质及其化合物的一些性质。过程与方法：1．通过讨论、交流发现问题和解决问题，体验合作学习、实验探究的过程和乐趣；2．通过合作学习、实验探究，提高发现问题和解决问题的能力。情感态度与价值观：1．认识丰富的海水资源，增强环保意识，培养与大自然和谐共处的情感；2．提高工业生产中的利润意识。五、教学重点和难点重点：从海水中提取镁的原理及其重要应用和镁及其化合物的重要性质。难点：如何引导学生主动参与学习。六、教学过程设计[引课]大家知道世界上第一架飞机是什么时候由谁发明的？（1902年由怀特兄弟发明的）可是这架飞机只能在天空中飞行几秒，主要原因是什么？（飞机的材料质量不好，太重了……）于是人们开始寻找适宜的材料。1910年，德国人发现可以用镁合金来制造飞机，因为它比铝合金更轻（金属镁密度1.74g•cm-3，金属铝密度2.70g•cm-3）。在1935年，苏联的飞机设计师们制造了一架飞机，它的金属材料中含有百分八十的镁合金，这架飞机在当时的性能是十分优越的，它在所有的试验中没出过一次故障，以后又在各种恶劣的条件下飞行了很长时间。所以，镁很快就成了一种重要的“国防金属”。因为镁合金很轻却有钢铁般的强度，人们用它来制造飞机和各种快艇。现在我们的生活中随处可见镁、镁合金的应用。[板书]一、生活、生产、自然界中的镁[自由发言]生活中镁、镁合金的应用[看图]为我们代步的自行车、汽车，为我们增添节日气氛的焰火中最耀眼的火花，2000年悉尼奥运会的火炬点火，把我们送上太空的宇宙飞船……[讲授]现在让我们看看大自然赐予我们的是什么？（镁的存在：陆上镁矿资源和海水中镁资源）正是由于Mg2+的存在，使得海水带点苦味。自然界中的镁主要以化合态的形式存在，可是我们在生活、生产中更加需要的是单质镁（可用于制镁合金等），因此工业生产上需要冶炼金属镁。我们先来讨论能不能从海水中提取镁？怎么提取？[阅读、分析图表][交流与讨论]问题一：从这张图中可以读出哪些信息？（每个小组派代表发言）[归纳]从定性角度看：从定量角度看：结论：海水中镁的含量大，从海水提取镁理论上可行。[板书]二、从海水提取镁[设问]往海水中加入氢氧化钠溶液将会出现什么现象？（沉淀）请写出相应的化学方程式。[板演]书写化学方程式：2NaOH+MgCl2Mg（OH）2↓+2NaCl[分组实验]实验一：取•L-1氯化镁溶液（模拟海水）与1mol•L-1的氢氧化钠溶液各1mL在试管中混合、振荡，观察现象。[发现问题]发现无沉淀或沉淀不明显，与刚才所得结论矛盾。[分组实验]实验二：取3mol•L-1氯化镁溶液与1mol•L-1的氢氧化钠溶液各1mL在试管中混合、振荡，观察现象。（沉淀明显）（得出结论：实验一中Mg2+浓度太稀）[交流、讨论]问题二：海水中Mg2+浓度太稀，该怎么提高浓度？蒸发、浓缩——怎么蒸发？——加热？晒盐？（引导学生回答）蒸发法：浓缩的好办法。早在原始社会人们就利用煎、煮、熬从海水中取盐，后来发现这种方法耗费人力、物力大，而且产量小，到了明朝永乐年间，人们开始废锅灶，建盐田，利用自然界的风力、太阳能等，改煎、煮、熬盐为晒盐。（看晒盐图）。[读图]卤水中的离子浓度柱状图（巩固刚才所学的柱状图读图技巧）晒盐后留下的母液（即盐卤）中的Mg2+浓度是海水中的50倍，从刚才的实验现象证明沉淀效果很明显。往卤水中加碱，可把海水中的镁离子提取出来，经过滤、洗涤就可以得到较纯的氢氧化镁。那么如何把Mg(OH)2转化成镁单质？[交流、讨论]问题二：如何把Mg(OH)2转化成镁单质？[自由发言]加盐酸、加硝酸、加硫酸等；用活泼的金属还原如钾；直接把Mg(OH)2加热分解成氧化镁，再用CO还原；……[归纳]工业上采用将氢氧化镁与盐酸反应，蒸发结晶可获得六水合氯化镁晶体，将晶体在一定条件下加热生成无水氯化镁，电解熔融的氯化镁可以得到金属镁。请写出相应的化学方程式。Mg(OH)2+2HClMgCl2+2H2OMgCl2Mg+Cl2↑这样，从理论上从海水中提取镁已成现实，但工业生产上需要考虑经济效益。[交流、讨论]问题三：如何提高综合经济效益？提供资料：1．氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钡等的市场价格 2．氧化镁、氯化镁、硫酸镁等的熔点[自由发言]1．工业生产追求更高的利润。氢氧化钙最便宜，因此沉淀Mg2+时，选择氢氧化钙（注意学生表达，易说成澄清石灰水）。由于氢氧化钙微溶，若用澄清石灰水，不是又将浓缩的母液又稀释了吗？（先将海边大量的贝壳煅烧成石灰，并将石灰制成石灰乳，将石灰乳加入海水沉淀池中，得到氢氧化镁沉淀。）2．氯气的循环利用[总结]展示完整流程图[阅读课本]回归课本，形成整体性，同时发现问题：为什么海水中已存在MgCl2，却要先加Ca(OH)2，后又加酸把它变回MgCl2？（提纯、浓缩）[设疑]电解槽能否在空气中电解？应在什么环境中进行电解?[联想]回忆已学有关镁的性质（与氧气反应生成氧化镁）[板书]三、镁的性质Mg+O22MgO[启发]适时点拨，帮助学生从原子结构上分析，镁是活泼金属，能与非金属如氧气、氯气、氮气等发生化合反应：3Mg+N2Mg3N2[分组实验]实验三：镁与二氧化碳、稀硫酸的反应（课本P55“观察与思考”）记录现象、分析原因，写出化学方程式：2Mg+CO22MgO+CMg+2H2SO4MgSO4+H2↑[归纳]镁是活泼金属，能与某些非金属单质、酸等发生反应。还能在二氧化碳中燃烧，体现出较强还原性。[拓展、探究]目前海水提取镁主要是美国、日本及欧洲的一些国家，而我国陆上镁矿资源丰富，如天然菱镁矿（MgCO3）储量就占世界总储量的60％以上，产量也居世界首位，因此镁及镁的化合物的来源主要靠陆地解决。过程是：MgCO3===MgO+CO23MgO＋2C＋3Cl2===3MgCl2＋CO＋CO2MgCl2===Mg+Cl2请从可持续发展的角度分析哪种生产方法更符合未来的发展。七、教学小结与反思1．从生活实际引课，创设学习情景，吸引学生的眼球，激发学生的思维，保持教师与学生、学生与学生之间的有效互动。2．教师不断创设问题情景，通过联想、实验、讨论、设疑等方式引导学生分析问题、解决问题，又使学生在解决问题的同时发现新的问题，激活学生积淀的经验，使知