高中化學(xué)蘇教版從海水中獲得的化學(xué)物質(zhì)第二單元鈉鎂及其化合物

《鎂的提取及應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計(jì)一、教學(xué)內(nèi)容分析普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書化學(xué)1（蘇教版）專題2“從海水中獲得的化學(xué)物質(zhì)”的特點(diǎn)是以海水資源為背景，以“工業(yè)生產(chǎn)——性質(zhì)探究——社會(huì)應(yīng)用”為線索，從工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，通過實(shí)驗(yàn)探究，引出典型的非金屬元素——鹵素單質(zhì)及其化合物知識(shí)和典型的金屬元素——鈉、鎂單質(zhì)及其化合物知識(shí)。讓學(xué)生在認(rèn)識(shí)物質(zhì)性質(zhì)的同時(shí)學(xué)會(huì)認(rèn)識(shí)物質(zhì)的方法，從中體會(huì)化學(xué)為人類社會(huì)發(fā)展做出的巨大貢獻(xiàn)，突出了學(xué)好化學(xué)能更好地服務(wù)于社會(huì)生活的學(xué)習(xí)目標(biāo)?！版V的提取及應(yīng)用”一節(jié)重在使學(xué)生在獲取相關(guān)化學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)研究技能的同時(shí)，形成自然資源的有效利用需要化學(xué)科學(xué)發(fā)展的認(rèn)識(shí)，使學(xué)生了解化學(xué)與社會(huì)、生活、生產(chǎn)等的密切聯(lián)系，增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)境保護(hù)意識(shí)和經(jīng)濟(jì)效益觀念，有利于學(xué)生理解所學(xué)的知識(shí)和學(xué)以致用，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。二、學(xué)生學(xué)習(xí)情況分析學(xué)生在前面的學(xué)習(xí)中，通過對(duì)鹵素和鈉單質(zhì)及其化合物知識(shí)的學(xué)習(xí)已經(jīng)初步學(xué)習(xí)了認(rèn)識(shí)物質(zhì)的方法，將其應(yīng)用于鎂及其化合物性質(zhì)的學(xué)習(xí)，較為容易掌握。而且從中還能感受將已有知識(shí)運(yùn)用于新知識(shí)學(xué)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)際中的樂趣，學(xué)習(xí)的熱情也會(huì)提高。但對(duì)于如何將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用于生產(chǎn)實(shí)際卻比較生疏，因此需要教師適時(shí)加以引導(dǎo)，激活學(xué)生已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)?？蓜?chuàng)設(shè)情景如模擬實(shí)驗(yàn)等手段使問題直觀化，降低學(xué)生的認(rèn)知難度。三、設(shè)計(jì)思想根據(jù)本節(jié)內(nèi)容有“從海水中提取鎂”和“鎂的性質(zhì)”兩部分，設(shè)計(jì)了“明線”和“暗線”兩條教學(xué)線索。以“從海水中提取鎂”為明線，結(jié)合海水資源的特點(diǎn)、工業(yè)生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)效益問題以及學(xué)生的認(rèn)知水平，層層深入探討海水提鎂的流程。由于學(xué)生在有關(guān)鈉元素的學(xué)習(xí)中，對(duì)于金屬單質(zhì)及其化合物性質(zhì)的學(xué)習(xí)思路有所了解，因此，“鎂的性質(zhì)”設(shè)計(jì)為暗線，穿插在“從海水中提取鎂”中講解。本節(jié)采用“創(chuàng)設(shè)情景—發(fā)現(xiàn)問題—解決問題”的教學(xué)思路，從生活實(shí)際引課，創(chuàng)設(shè)情景，激發(fā)為自我發(fā)展和社會(huì)生產(chǎn)進(jìn)步而學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。設(shè)置“問題鏈”，通過聯(lián)想、實(shí)驗(yàn)、討論、設(shè)疑等方式引導(dǎo)學(xué)生解決問題，使學(xué)生在解決問題的同時(shí)發(fā)現(xiàn)新的問題，層層推進(jìn)。在師生、生生互動(dòng)中體驗(yàn)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程與方法，學(xué)生的潛能不斷被激發(fā)，在體驗(yàn)學(xué)習(xí)樂趣、掌握知識(shí)的同時(shí)增強(qiáng)求知欲。四、教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能：1．了解從海水中提取鎂的基本原理和流程，認(rèn)識(shí)工業(yè)生產(chǎn)的基本方法和一般思路；2．了解鎂在社會(huì)生產(chǎn)、生活實(shí)際中廣泛用途，能列舉合金材料的重要作用；3．了解鎂單質(zhì)及其化合物的一些性質(zhì)。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(yàn)合作學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)探究的過程和樂趣；2．通過合作學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)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(jià)值觀：1．認(rèn)識(shí)豐富的海水資源，增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)，培養(yǎng)與大自然和諧共處的情感；2．提高工業(yè)生產(chǎn)中的利潤意識(shí)。五、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：從海水中提取鎂的原理及其重要應(yīng)用和鎂及其化合物的重要性質(zhì)。難點(diǎn)：如何引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)。六、教學(xué)過程設(shè)計(jì)[引課]大家知道世界上第一架飛機(jī)是什么時(shí)候由誰發(fā)明的？（1902年由懷特兄弟發(fā)明的）可是這架飛機(jī)只能在天空中飛行幾秒，主要原因是什么？（飛機(jī)的材料質(zhì)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(jī)，因?yàn)樗蠕X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(jī)設(shè)計(jì)師們制造了一架飛機(jī)，它的金屬材料中含有百分八十的鎂合金，這架飛機(jī)在當(dāng)時(shí)的性能是十分優(yōu)越的，它在所有的試驗(yàn)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(zhǎng)時(shí)間。所以，鎂很快就成了一種重要的“國防金屬”。因?yàn)殒V合金很輕卻有鋼鐵般的強(qiáng)度，人們用它來制造飛機(jī)和各種快艇?，F(xiàn)在我們的生活中隨處可見鎂、鎂合金的應(yīng)用。[板書]一、生活、生產(chǎn)、自然界中的鎂[自由發(fā)言]生活中鎂、鎂合金的應(yīng)用[看圖]為我們代步的自行車、汽車，為我們?cè)鎏砉?jié)日氣氛的焰火中最耀眼的火花，2000年悉尼奧運(yùn)會(huì)的火炬點(diǎn)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(diǎn)苦味。自然界中的鎂主要以化合態(tài)的形式存在，可是我們?cè)谏?、生產(chǎn)中更加需要的是單質(zhì)鎂（可用于制鎂合金等），因此工業(yè)生產(chǎn)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??？[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(gè)小組派代表發(fā)言）[歸納]從定性角度看：從定量角度看：結(jié)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(shè)問]往海水中加入氫氧化鈉溶液將會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？（沉淀）請(qǐng)寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式。[板演]書寫化學(xué)方程式：2NaOH+MgCl2Mg（OH）2↓+2NaCl[分組實(shí)驗(yàn)]實(shí)驗(yàn)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(jié)論矛盾。[分組實(shí)驗(yàn)]實(shí)驗(yàn)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(jié)論：實(shí)驗(yàn)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(dǎo)學(xué)生回答）蒸發(fā)法：濃縮的好辦法。早在原始社會(huì)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(fèi)人力、物力大，而且產(chǎn)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(fēng)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(xué)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(shí)驗(yàn)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(zhuǎn)化成鎂單質(zhì)？[交流、討論]問題二：如何把Mg(OH)2轉(zhuǎn)化成鎂單質(zhì)？[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(yīng)，蒸發(fā)結(jié)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(qǐng)寫出相應(yīng)的化學(xué)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(shí)，但工業(yè)生產(chǎn)上需要考慮經(jīng)濟(jì)效益。[交流、討論]問題三：如何提高綜合經(jīng)濟(jì)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(chǎng)價(jià)格 2．氧化鎂、氯化鎂、硫酸鎂等的熔點(diǎn)[自由發(fā)言]1．工業(yè)生產(chǎn)追求更高的利潤。氫氧化鈣最便宜，因此沉淀Mg2+時(shí)，選擇氫氧化鈣（注意學(xué)生表達(dá)，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(jié)]展示完整流程圖[閱讀課本]回歸課本，形成整體性，同時(shí)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(shè)疑]電解槽能否在空氣中電解？應(yīng)在什么環(huán)境中進(jìn)行電解?[聯(lián)想]回憶已學(xué)有關(guān)鎂的性質(zhì)（與氧氣反應(yīng)生成氧化鎂）[板書]三、鎂的性質(zhì)Mg+O22MgO[啟發(fā)]適時(shí)點(diǎn)撥，幫助學(xué)生從原子結(jié)構(gòu)上分析，鎂是活潑金屬，能與非金屬如氧氣、氯氣、氮?dú)獾劝l(fā)生化合反應(yīng)：3Mg+N2Mg3N2[分組實(shí)驗(yàn)]實(shí)驗(yàn)三：鎂與二氧化碳、稀硫酸的反應(yīng)（課本P55“觀察與思考”）記錄現(xiàn)象、分析原因，寫出化學(xué)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(zhì)、酸等發(fā)生反應(yīng)。還能在二氧化碳中燃燒，體現(xiàn)出較強(qiáng)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(chǔ)量就占世界總儲(chǔ)量的60％以上，產(chǎn)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(qǐng)從可持續(xù)發(fā)展的角度分析哪種生產(chǎn)方法更符合未來的發(fā)展。七、教學(xué)小結(jié)與反思1．從生活實(shí)際引課，創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情景，吸引學(xué)生的眼球，激發(fā)學(xué)生的思維，保持教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的有效互動(dòng)。2．教師不斷創(chuàng)設(shè)問題情景，通過聯(lián)想、實(shí)驗(yàn)、討論、設(shè)疑等方式引導(dǎo)學(xué)生分析問題、解決問題，又使學(xué)生在解決問題的同時(shí)發(fā)現(xiàn)新的問題，激活學(xué)生積淀的經(jīng)驗(yàn)，使知