高中化學蘇教版從海水中獲得的化學物質第二單元鈉鎂及其化合物

《鎂的提取及應用》教學設計一、教學內容分析普通高中課程標準實驗教科書化學1（蘇教版）專題2“從海水中獲得的化學物質”的特點是以海水資源為背景，以“工業(yè)生產——性質探究——社會應用”為線索，從工業(yè)生產實際出發(fā)，通過實驗探究，引出典型的非金屬元素——鹵素單質及其化合物知識和典型的金屬元素——鈉、鎂單質及其化合物知識。讓學生在認識物質性質的同時學會認識物質的方法，從中體會化學為人類社會發(fā)展做出的巨大貢獻，突出了學好化學能更好地服務于社會生活的學習目標。“鎂的提取及應用”一節(jié)重在使學生在獲取相關化學知識和實驗研究技能的同時，形成自然資源的有效利用需要化學科學發(fā)展的認識，使學生了解化學與社會、生活、生產等的密切聯(lián)系，增強學生的環(huán)境保護意識和經(jīng)濟效益觀念，有利于學生理解所學的知識和學以致用，培養(yǎng)學生的實踐能力。二、學生學習情況分析學生在前面的學習中，通過對鹵素和鈉單質及其化合物知識的學習已經(jīng)初步學習了認識物質的方法，將其應用于鎂及其化合物性質的學習，較為容易掌握。而且從中還能感受將已有知識運用于新知識學習和生產實際中的樂趣，學習的熱情也會提高。但對于如何將所學知識運用于生產實際卻比較生疏，因此需要教師適時加以引導，激活學生已有的知識和經(jīng)驗?？蓜?chuàng)設情景如模擬實驗等手段使問題直觀化，降低學生的認知難度。三、設計思想根據(jù)本節(jié)內容有“從海水中提取鎂”和“鎂的性質”兩部分，設計了“明線”和“暗線”兩條教學線索。以“從海水中提取鎂”為明線，結合海水資源的特點、工業(yè)生產中的經(jīng)濟效益問題以及學生的認知水平，層層深入探討海水提鎂的流程。由于學生在有關鈉元素的學習中，對于金屬單質及其化合物性質的學習思路有所了解，因此，“鎂的性質”設計為暗線，穿插在“從海水中提取鎂”中講解。本節(jié)采用“創(chuàng)設情景—發(fā)現(xiàn)問題—解決問題”的教學思路，從生活實際引課，創(chuàng)設情景，激發(fā)為自我發(fā)展和社會生產進步而學習化學的興趣。設置“問題鏈”，通過聯(lián)想、實驗、討論、設疑等方式引導學生解決問題，使學生在解決問題的同時發(fā)現(xiàn)新的問題，層層推進。在師生、生生互動中體驗發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程與方法，學生的潛能不斷被激發(fā)，在體驗學習樂趣、掌握知識的同時增強求知欲。四、教學目標知識與技能：1．了解從海水中提取鎂的基本原理和流程，認識工業(yè)生產的基本方法和一般思路；2．了解鎂在社會生產、生活實際中廣泛用途，能列舉合金材料的重要作用；3．了解鎂單質及其化合物的一些性質。過程與方法：1．通過討論、交流發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，體驗合作學習、實驗探究的過程和樂趣；2．通過合作學習、實驗探究，提高發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。情感態(tài)度與價值觀：1．認識豐富的海水資源，增強環(huán)保意識，培養(yǎng)與大自然和諧共處的情感；2．提高工業(yè)生產中的利潤意識。五、教學重點和難點重點：從海水中提取鎂的原理及其重要應用和鎂及其化合物的重要性質。難點：如何引導學生主動參與學習。六、教學過程設計[引課]大家知道世界上第一架飛機是什么時候由誰發(fā)明的？（1902年由懷特兄弟發(fā)明的）可是這架飛機只能在天空中飛行幾秒，主要原因是什么？（飛機的材料質量不好，太重了……）于是人們開始尋找適宜的材料。1910年，德國人發(fā)現(xiàn)可以用鎂合金來制造飛機，因為它比鋁合金更輕（金屬鎂密度1.74g?cm-3，金屬鋁密度2.70g?cm-3）。在1935年，蘇聯(lián)的飛機設計師們制造了一架飛機，它的金屬材料中含有百分八十的鎂合金，這架飛機在當時的性能是十分優(yōu)越的，它在所有的試驗中沒出過一次故障，以后又在各種惡劣的條件下飛行了很長時間。所以，鎂很快就成了一種重要的“國防金屬”。因為鎂合金很輕卻有鋼鐵般的強度，人們用它來制造飛機和各種快艇。現(xiàn)在我們的生活中隨處可見鎂、鎂合金的應用。[板書]一、生活、生產、自然界中的鎂[自由發(fā)言]生活中鎂、鎂合金的應用[看圖]為我們代步的自行車、汽車，為我們增添節(jié)日氣氛的焰火中最耀眼的火花，2000年悉尼奧運會的火炬點火，把我們送上太空的宇宙飛船……[講授]現(xiàn)在讓我們看看大自然賜予我們的是什么？（鎂的存在：陸上鎂礦資源和海水中鎂資源）正是由于Mg2+的存在，使得海水帶點苦味。自然界中的鎂主要以化合態(tài)的形式存在，可是我們在生活、生產中更加需要的是單質鎂（可用于制鎂合金等），因此工業(yè)生產上需要冶煉金屬鎂。我們先來討論能不能從海水中提取鎂？怎么提?。縖閱讀、分析圖表][交流與討論]問題一：從這張圖中可以讀出哪些信息？（每個小組派代表發(fā)言）[歸納]從定性角度看：從定量角度看：結論：海水中鎂的含量大，從海水提取鎂理論上可行。[板書]二、從海水提取鎂[設問]往海水中加入氫氧化鈉溶液將會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？（沉淀）請寫出相應的化學方程式。[板演]書寫化學方程式：2NaOH+MgCl2Mg（OH）2↓+2NaCl[分組實驗]實驗一：取?L-1氯化鎂溶液（模擬海水）與1mol?L-1的氫氧化鈉溶液各1mL在試管中混合、振蕩，觀察現(xiàn)象。[發(fā)現(xiàn)問題]發(fā)現(xiàn)無沉淀或沉淀不明顯，與剛才所得結論矛盾。[分組實驗]實驗二：取3mol?L-1氯化鎂溶液與1mol?L-1的氫氧化鈉溶液各1mL在試管中混合、振蕩，觀察現(xiàn)象。（沉淀明顯）（得出結論：實驗一中Mg2+濃度太?。交流、討論]問題二：海水中Mg2+濃度太稀，該怎么提高濃度？蒸發(fā)、濃縮——怎么蒸發(fā)？——加熱？曬鹽？（引導學生回答）蒸發(fā)法：濃縮的好辦法。早在原始社會人們就利用煎、煮、熬從海水中取鹽，后來發(fā)現(xiàn)這種方法耗費人力、物力大，而且產量小，到了明朝永樂年間，人們開始廢鍋灶，建鹽田，利用自然界的風力、太陽能等，改煎、煮、熬鹽為曬鹽。（看曬鹽圖）。[讀圖]鹵水中的離子濃度柱狀圖（鞏固剛才所學的柱狀圖讀圖技巧）曬鹽后留下的母液（即鹽鹵）中的Mg2+濃度是海水中的50倍，從剛才的實驗現(xiàn)象證明沉淀效果很明顯。往鹵水中加堿，可把海水中的鎂離子提取出來，經(jīng)過濾、洗滌就可以得到較純的氫氧化鎂。那么如何把Mg(OH)2轉化成鎂單質？[交流、討論]問題二：如何把Mg(OH)2轉化成鎂單質？[自由發(fā)言]加鹽酸、加硝酸、加硫酸等；用活潑的金屬還原如鉀；直接把Mg(OH)2加熱分解成氧化鎂，再用CO還原；……[歸納]工業(yè)上采用將氫氧化鎂與鹽酸反應，蒸發(fā)結晶可獲得六水合氯化鎂晶體，將晶體在一定條件下加熱生成無水氯化鎂，電解熔融的氯化鎂可以得到金屬鎂。請寫出相應的化學方程式。Mg(OH)2+2HClMgCl2+2H2OMgCl2Mg+Cl2↑這樣，從理論上從海水中提取鎂已成現(xiàn)實，但工業(yè)生產上需要考慮經(jīng)濟效益。[交流、討論]問題三：如何提高綜合經(jīng)濟效益？提供資料：1．氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鈣、氫氧化鋇等的市場價格 2．氧化鎂、氯化鎂、硫酸鎂等的熔點[自由發(fā)言]1．工業(yè)生產追求更高的利潤。氫氧化鈣最便宜，因此沉淀Mg2+時，選擇氫氧化鈣（注意學生表達，易說成澄清石灰水）。由于氫氧化鈣微溶，若用澄清石灰水，不是又將濃縮的母液又稀釋了嗎？（先將海邊大量的貝殼煅燒成石灰，并將石灰制成石灰乳，將石灰乳加入海水沉淀池中，得到氫氧化鎂沉淀。）2．氯氣的循環(huán)利用[總結]展示完整流程圖[閱讀課本]回歸課本，形成整體性，同時發(fā)現(xiàn)問題：為什么海水中已存在MgCl2，卻要先加Ca(OH)2，后又加酸把它變回MgCl2？（提純、濃縮）[設疑]電解槽能否在空氣中電解？應在什么環(huán)境中進行電解?[聯(lián)想]回憶已學有關鎂的性質（與氧氣反應生成氧化鎂）[板書]三、鎂的性質Mg+O22MgO[啟發(fā)]適時點撥，幫助學生從原子結構上分析，鎂是活潑金屬，能與非金屬如氧氣、氯氣、氮氣等發(fā)生化合反應：3Mg+N2Mg3N2[分組實驗]實驗三：鎂與二氧化碳、稀硫酸的反應（課本P55“觀察與思考”）記錄現(xiàn)象、分析原因，寫出化學方程式：2Mg+CO22MgO+CMg+2H2SO4MgSO4+H2↑[歸納]鎂是活潑金屬，能與某些非金屬單質、酸等發(fā)生反應。還能在二氧化碳中燃燒，體現(xiàn)出較強還原性。[拓展、探究]目前海水提取鎂主要是美國、日本及歐洲的一些國家，而我國陸上鎂礦資源豐富，如天然菱鎂礦（MgCO3）儲量就占世界總儲量的60％以上，產量也居世界首位，因此鎂及鎂的化合物的來源主要靠陸地解決。過程是：MgCO3===MgO+CO23MgO＋2C＋3Cl2===3MgCl2＋CO＋CO2MgCl2===Mg+Cl2請從可持續(xù)發(fā)展的角度分析哪種生產方法更符合未來的發(fā)展。七、教學小結與反思1．從生活實際引課，創(chuàng)設學習情景，吸引學生的眼球，激發(fā)學生的思維，保持教師與學生、學生與學生之間的有效互動。2．教師不斷創(chuàng)設問題情景，通過聯(lián)想、實驗、討論、設疑等方式引導學生分析問題、解決問題，又使學生在解決問題的同時發(fā)現(xiàn)新的問題，激活學生積淀的經(jīng)驗，使知