《鎂和海水提鎂》教學設(shè)計

1、鎂和海水提鎂教學設(shè)計 北大附中深圳南山分校高中部 海堂課 題 鎂和海水提鎂教學目標 知識與技能1、了解鎂元素在自然界的存在、鎂的用途，了解我國鎂資源和鎂業(yè)生產(chǎn)慨況 2、掌握鎂的性質(zhì)，理解鎂的性質(zhì)與存在、用途的關(guān)系 3、理解海水提鎂的化學原理，了解其工業(yè)流程 過程與方法 4、培養(yǎng)學生收集、整理、篩選、加工信息的能力，提高其閱讀和提取有效信息的能力；培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。 情感、態(tài)度與價值觀5、感受海洋資源的豐富和對人類的重要性，樹立合理開發(fā)利用資源的意識。激發(fā)學生的愛國熱情，增強其科技興國的責任感和使命感重點難點 鎂的化學性質(zhì)，海水提鎂的原理教材處理 根據(jù)教材知識間的關(guān)系和本節(jié)課的設(shè)計意

2、圖，對教材內(nèi)容進行適當調(diào)整：1、把鎂的性質(zhì)提到海水提鎂之前，使之成為理解鎂的存在和海水提鎂原理及解決相關(guān)問題的知識支持。2、將鎂的用途融入海水提鎂項目開發(fā)的討論之中，讓學生在閱讀相關(guān)資料時感受鎂的廣泛應用，使之與工業(yè)生產(chǎn)、生活實際緊密聯(lián)系起來。3、適當拓展鎂的化學性質(zhì)有助于形成學科思想方法。教學策略 本節(jié)內(nèi)容的知識難度要求不高，有利于學生的自主學習。因此在教學策略上主要是創(chuàng)設(shè)各種問題情境激發(fā)學習興趣，使學生主動參與到學習活動中來，問題的開放性和答案的多樣化使學生在一個動態(tài)的、多元的學習氛圍中體驗應用知識解決問題的愉悅；角色體驗讓學生體會一份親近，感受一份責任，通過提供補充資料提高學生閱讀提取有

3、效信息能力，激發(fā)愛國熱情，增強責任意識；通過小組討論和匯報，培養(yǎng)合作學習能力和表達能力；通過課堂討論培養(yǎng)綜合分析和解決問題的能力；通過實驗探究培養(yǎng)學生的科學研究方法。教學方法 實驗探究、問題討論課前準備 學生收集有關(guān)鎂的用途和海水提鎂的資料（有條件的學生）和閱讀教師提供的有關(guān)資料，思考三個問題，分小組討論收集意見。教學過程引入：視頻2004年國慶焰火片斷欣賞 圖片幾張焰火照片欣賞過渡：節(jié)日的夜空，禮花怒放，紅的、黃的、綠的、紫的.五光十色，璀璨絢麗，給節(jié)日增添了不少喜慶，更給人們以美的享受！我們知道這些美麗的圖畫都是由金屬單質(zhì)或離子在燃燒時繪制。那么你知道那最耀眼的銀白色火花，是什么金屬燃燒時

4、綻放的光芒？-鎂！ 鎂是一種什么樣的金屬？它有哪些用途？我們怎樣獲取它？今天就讓我們一起來走進鎂的世界，領(lǐng)略鎂的風采吧！設(shè)計意圖：用學生熟悉的焰火創(chuàng)設(shè)問題情境，迅速引起學生的注意，激發(fā)學生的學習興趣和求知欲望，并促使學生的思維疑問指向本課的主角-鎂。板書：鎂和海水提鎂一、鎂展示鎂條：下面請大家揭開它神秘的面紗，看看它的真面目。學生實驗：用砂紙擦掉鎂條表面的氧化膜，觀察金屬鎂的顏色和光澤。學生：描述鎂條物理性質(zhì)板書：1、鎂的性質(zhì)金屬鎂具有銀白色光澤，密度較小。設(shè)計意圖：通過觀察和觸摸，體會鎂的光澤和表面氧化膜，感受鎂的質(zhì)輕，使其對鎂的物理性質(zhì)留下深刻印象。設(shè)問：鎂能在空氣中燃燒。假如某一儲鎂庫房

5、著火，能用二氧化碳滅火器滅火嗎？追問：你能用實驗證明嗎？學生實驗：鎂條在二氧化碳中燃燒問：在實驗中你們觀察到什么現(xiàn)象？能得出什么結(jié)論？請你描述實驗現(xiàn)象并寫出有關(guān)化學反應方程式。投影：實驗內(nèi)容鎂與氧氣反應鎂與二氧化碳反應 實驗現(xiàn)象鎂條劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的光，放出大量的熱，生成白色固體。鎂條劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的光，放出大量的熱，瓶壁有白色和黑色固體。結(jié) 論 鎂與氧氣反應，生成氧化鎂。鎂與二氧化碳反應，生成碳和氧化鎂。板書： 1、與氧氣反應2Mg+O2 2MgO講述：點燃能劇烈燃燒，常溫下，也很容易與氧氣反應，表面生成氧化膜板書：2、與某些氧化物反應2Mg + CO2 2MgO + C問：為什么集氣

6、瓶底部要放一些細沙或少量水？板書：3、與酸反應 Mg + 2HCl = MgCl2 + H2Mg + 2H+ = Mg2 + + H2問：在上述反應中，鎂的變化有什么共同之處？說明鎂具有什么性質(zhì)？分析反應實質(zhì)，得出結(jié)論板書：鎂是較活潑的金屬，具有較強的還原性。設(shè)計意圖：將演示實驗改為學生實驗，調(diào)動學生的學習積極性，學生對實驗現(xiàn)象的觀察更清楚，映象更深刻，有利于對反應實質(zhì)的分析，更好的理解鎂的還原性。設(shè)問：鎂還能與哪些物質(zhì)反應？提示：根據(jù)“鎂是較活潑的金屬，具有較強的還原性”的結(jié)論進行推測。設(shè)計意圖：及時的拓展應用有利于強化“較強還原性”的理解，同時也訓練了從個別到一般的思想方法。問：根據(jù)鎂的性

7、質(zhì)，你認為鎂在自然界中會以什么形態(tài)存在？化合態(tài)：陸地菱鎂礦、白云石等 海水-氯化鎂、硫酸鎂等設(shè)計意圖：根據(jù)性質(zhì)推測和理解物質(zhì)的存在和用途是化學學習中知識整合、形成系統(tǒng)的重要方法，需要經(jīng)常不斷地進行訓練和應用。同時可進一步強化“鎂是活潑金屬，具有較強還原性”的結(jié)論顯然，要從自然界提取鎂，就是要將化合態(tài)的鎂還原為游離態(tài)的鎂，我國目前主要是從鎂礦石中提取鎂，美國、英國、日本等走在海水提鎂的前列。我們今天要討論的是如何從海水中提取鎂。請你用化學方程式表示海水提鎂的化學原理。Mg2+2OH- = Mg（OH）2 利用氫氧化鎂的難溶性Mg（OH）2 + 2HCl = MgCl2 + 2H2OMgCl2 M

8、g + Cl2問：為什么用電解方法而不是像煉鐵那樣用一氧化碳等還原？設(shè)計意圖：通過海水提鎂的化學原理學習掌握鎂的化合物性質(zhì)，為下面的學習討論提供知識支持設(shè)問：如果你是某集團公司老總，你打算開發(fā)“海水提鎂”項目，你將怎樣說服董事會同意你的選擇？學生討論，最后歸納：1、海水提鎂化學原理簡單，且已有比較成熟的工藝技術(shù)，有可行性。 可行2、盡管海水中鎂的濃度很小，但海水中鎂的總蘊藏量巨大，大有可為。 可為3、海水提鎂所生產(chǎn)的鎂質(zhì)量好，對環(huán)境的負面影響小 有益4、鎂的用途廣泛，目前的市場需求量大，供不應求。 有求5、鎂是二十一世紀的綠色材料，有廣闊的發(fā)展空間，前景極好 ， 有前途6、公司具有開發(fā)該項目的

9、財力、人力 有實力。設(shè)計意圖：讓學生以企業(yè)老總的身份來提出并解決問題，充分發(fā)揮學生的主體意識，主動學習。培養(yǎng)學生收集、篩選、整理、加工信息的能力，培養(yǎng)閱讀和提取有效信息的能力，體會做一個企業(yè)家所需要的各種能力和不易，使之內(nèi)化為學習動力。 設(shè)問：如果你是一位工程師，你怎樣實現(xiàn)鎂離子的富集和分離？學生：可以加入一種試劑（堿）使鎂離子沉淀，過濾即可。問：怎樣操作？是往海水中直接加入沉淀劑嗎？學生討論：海水中鎂離子濃度很小，直接加沉淀劑不利于鎂離子的沉淀，且會增大沉淀劑的用量，增加生產(chǎn)成本。追問：那該怎么辦？學生討論，可能觀點：1、將海水濃縮后再加入沉淀劑。 2、加熱濃縮會浪費能源，增加成本。3、可以

10、將海水濃縮與海水淡化結(jié)合起來，也可以利用海水曬鹽后得到的苦鹵水為原料，既可以提高海水中鎂的含量，同時又去掉了大部分雜質(zhì)離子。設(shè)計意圖：使學生明白從實驗室到工業(yè)生產(chǎn)還有很大的差距，感受化學應用技術(shù)的重要性。問：實際生產(chǎn)中我們選擇石灰乳而不采用氫氧化鈉作為鎂離子的沉淀劑，為什么？ 學生討論，可能觀點：1、氫氧化鈉價格明顯高于氫氧化鈣。2、氫氧化鈣可以就地取材制備，運輸方便，綜合成本可進一步降低。 獲取氫氧化鈣的化學反應原理 CaCO3CaO+CO2 CaO+H2O=Ca(OH)23、氫氧化鈣完全可以達到沉淀要求，氫氧化鎂的溶解度遠遠小于氫氧化鈣。問：選擇廠址，你會考慮哪些因素？學生討論，可能觀點：

11、1、 海邊 有大量石灰石或貝殼的地方（原料），非人口密集區(qū)和自然風景區(qū)（環(huán)境）。2、 電力充足（能源），交通方便（交通）。設(shè)問：如果你是一位投資顧問，你會給這位老總什么建議？教師引導，形成觀點：1、綜合開發(fā)，同時建曬鹽場、石灰石廠、鹽酸廠和電解制鎂廠，還可建氯堿廠（利用其電解產(chǎn)生的氫氣和氯氣來生產(chǎn)鹽酸）、海水淡化廠等。（走綜合開發(fā)之路）2、建立自己的研究所或與研究所合作，攻克技術(shù)難關(guān)，提高鎂產(chǎn)品質(zhì)量，開發(fā)高附加值鎂產(chǎn)品，向規(guī)?；I(yè)化、集團化方向發(fā)展。（走科技興企之路）。設(shè)計意圖：讓學生體會到解決任何一個問題都不是一蹴而就的事，都需要綜合各種因素，全面考慮。只有綜合開發(fā)利用、提高科技含量才是

12、富國強民的可持續(xù)發(fā)展之路，進一步增強環(huán)保意識?？偨Y(jié)：通過以上的學習討論，鎂在我們心目中是一個什么形象？“大、小、多、少、美麗活潑小天使 ”1、大- 鎂在自然界的儲量巨大。2、小- 密度小3、多- 用途多。鎂合金的強度高、機械性能好。4、少- 污染少。從海水中提取它能耗低、污染小，其產(chǎn)品回收性強，如果每輛汽車上使用70公斤鎂合金，CO2的年排放量就能減少30%以上。被稱為二十一世紀的綠色材料。5、美麗-鎂具有美麗的銀白色光澤，6、活潑- 鎂是較活潑的金屬，具有較強的還原性，可與氧氣和某些氧化物反應，因而在冶金工業(yè)上常被用作還原劑和脫氧劑7、天使-制造汽車、飛機、火箭的重要材料。有“國防金屬”的美

13、譽。結(jié)束語：無論是鎂的提取還是鎂的應用，都還有很多技術(shù)難題有待攻克。如：如何獲得高純度的鎂，如何避免鎂產(chǎn)品的腐蝕（因為鎂具有較強的還原性）等，這些問題都得靠你們?nèi)ソ鉀Q，改變中國“應用開發(fā)嚴重滯后，技術(shù)和設(shè)備落后，產(chǎn)品技術(shù)含量低”的重任落在你們肩上。你們當不辱使命，奮發(fā)圖強！設(shè)計意圖：使學生形成對金屬鎂的整體印象，激發(fā)他們的愛國熱情，增強其科技興國的責任感和使命感。板書設(shè)計 鎂和海水提鎂一、鎂 二、海水提鎂1、鎂的性質(zhì) 化學原理物理性質(zhì) Mg2+2OH- = Mg（OH）2 銀白色光澤 密度小 Mg（OH）2 + 2HCl = MgCl2 + 2H2O化學性質(zhì) MgCl2 Mg + Cl2較活潑

14、金屬，較強的還原性 與氧氣反應2Mg+O2 2MgO 沉淀劑獲取與二氧化碳反應 CaCO3CaO+CO22Mg + CO2 2MgO + C CaO+H2O=Ca(OH)2與酸反應Mg + 2HCl = MgCl2 + H2Mg + 2H+ = Mg2 + + H22、鎂的存在化合態(tài) 陸地菱鎂礦、白云石等 海水-氯化鎂、硫酸鎂等3、鎂的用途附：預習材料表一 2003年中國原鎂消費量（單位：萬噸）5.120.500.300.400.801.022.10消費量合計其它金屬還原稀土合金煉鋼脫硫壓鑄鋁合金消費領(lǐng)域表二 2002年世界主要地區(qū)的三大用鎂行業(yè)的原鎂用量（單位：萬噸）15.7%5.740.030.372.100.472.77煉鋼脫硫35%12.730.041.824.360.506.01壓鑄40%14.560.963.204.290.495.62鋁合金占總消費量%總 量非洲中 東亞 洲大洋洲西歐拉美北美用鎂行業(yè)表三 2000-2003年我國及全球原鎂產(chǎn)量69.4574839.9占全球%35.426.821.619.5原鎂（萬噸）中國51474548.8全球（萬噸）2003200220012000 年度表四 世界汽