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2019-2020年高中化學(xué) 專題2 從海水中獲得的化學(xué)物質(zhì) 第二單元 鈉、鎂及其化合物教案（5） 蘇教版必修1 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(guó)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2.70 g?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(guó)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，xx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睢⑸a(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]（略） [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 + MgCl2 Mg（OH）2 ↓ + 2NaCl [分組實(shí)驗(yàn)] 實(shí)驗(yàn)一：取0.06mol?L-1氯化鎂溶液（模擬海水）與1 mol?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3 mol?L-1氯化鎂溶液與1 mol?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 + 2HCl MgCl2 + 2H2O MgCl2 Mg + 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(rùn)。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 + O2 2MgO [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 + N2 Mg3N2 [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 + CO2 2MgO + C Mg + 2H2SO4 Mg SO4 + 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(guó)、日本及歐洲的一些國(guó)家，而我國(guó)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 + CO2 3MgO＋2C＋3Cl2===3MgCl2＋CO＋CO2 MgCl2 === 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)，使知識(shí)得到提升，同時(shí)培養(yǎng)質(zhì)疑意識(shí)。 3．在教學(xué)中通過分組實(shí)驗(yàn)、分組交流與討論，教師和全體學(xué)生一起傾聽小組的匯報(bào)，并且盡可能讓學(xué)生予以評(píng)價(jià)，使學(xué)生的主體意識(shí)和參與能力得以充分的發(fā)揮，盡可能地使更多的學(xué)生主動(dòng)參與索取知識(shí)、運(yùn)用知識(shí)，體驗(yàn)合作學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)探究的過程和方法，培養(yǎng)學(xué)以致用的深層次思維，體現(xiàn)以學(xué)生發(fā)展為本。 4．在教學(xué)設(shè)計(jì)上，讓學(xué)生充分發(fā)揮的同時(shí)不能脫離課本，回歸課本，才能形成完整的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。 點(diǎn)評(píng)：思維始于問題，學(xué)生各種能力特別是創(chuàng)造能力是在解決問題的實(shí)踐過程中培養(yǎng)起來的。將教材中的重點(diǎn)知識(shí)、難點(diǎn)知識(shí)，按知識(shí)間的縱橫聯(lián)系，設(shè)置成有層次，有梯度的問題鏈，在分析問題、解決問題、產(chǎn)生問題的過程中，把要傳授的知識(shí)有機(jī)連接起來，是該設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)。 教學(xué)中通過巧妙的方法設(shè)計(jì)分組實(shí)驗(yàn)，通過動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、分組交流與討論等探究方式來解決問題，人人參與、個(gè)個(gè)活躍，使學(xué)生的主體意識(shí)和參與能力得以充分的發(fā)揮，使更多的學(xué)生主動(dòng)索取知識(shí)、運(yùn)用知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)以致用的深層次思維，充分體現(xiàn)了以學(xué)生發(fā)展為本，努力“促進(jìn)每個(gè)學(xué)生全面而有個(gè)性的發(fā)展”。