资源简介

《镁的提取及应用》教学设计
一、教材及学情分析
本节课仍沿袭了以海水资源为背景，通过海水资源的综合利用这一过程为知识主线，在“工业生产——性质探究——社会应用 ”线索下，从工业生产实际出发，依托实验探究方法，探讨了海水中提取镁的方法，在非金属元素及金属元素钠之后，继续引出典型的金属元素——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，培养了学生思维的多元性和立体性，也为学生构建一个完整的非金属与金属元素的性质递变规律的知识体系引线，为后续学习打下基础。
本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、指导思想与设计思路
本节课对教材内容进行适当调整，以“用途—存在—提取—性质—用途”为主线，采用学案让学生课外预习，培养学生筛选、加工信息的能力，提高阅读和提取有效信息的能力。在镁的性质的学习中，分析镁作为活泼金属单质的共性（与氧气反应、与酸反应）和特性（与氮气反应、与二氧化碳反应）。设置分组实验来重点突破特性和镁提取的化学原理中对试剂的选择。而且从氧化还原反应角度和原子结构知识进一步理解镁是一种活泼的金属。联系生产实际，从提取镁的原理中让学生理解科学与技术、化学与价值的基本观念。
三、教学目标和重难点
1.基本目标
（1）知识与技能：了解镁在生产生活中的用途、海水中镁的含量、镁的存在形式；了解镁的提取及物理性质，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；掌握镁的原子结构和化学性质，形成物质的“结构性质用途”的观念。
（2）过程与方法：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，提高发现问题和解决问题的能力。
（3）情感态度与价值观：使学生逐步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。
2.教学重、难点及突破方法
（1）重点：镁的提取的化学原理，镁的化学性质，理解“结构性质用途”这一基本观点。
（2）难点：镁的提取的化学原理和流程。
（3）突破方法：分组实验探究与理论分析相结合。
四、教学过程：
【师】(PPT展示金属镁的用途图片)金属镁在各个领域中都有较为广泛的应用，能用来做合金、焰火等等。
【板书】一、镁的应用——广泛
然而，金属镁在自然界中并不是以镁单质的形式存在的，而是以化合态的形式广泛存在。
(PPT展示镁在自然界中的存在的几种图片)
【板书】一、镁的存在——化合态
【师】另外，海水中镁的总储量约为1.8×1015t。
所以，海水也是金属镁的主要来源之一。那么，
如何将镁从海水中的众多离子中分离提纯出来
呢？请结合以下资料分析，如何将Mg2+从海水
中分离出来？
【板书】二、镁的提取
投影呈现并引导学生思考：
资料1：室温下几种常见镁的化合物的溶解度（g）：
MgCl2 54 MgSO4 33 MgCO3 0.011 Mg(OH)2 0.0029
请结合资料1思考【问题3】：Mg2+以哪一种化合物的形式最容易从海水中分离出来呢？
资料2：部分化学试剂的市场价格（元/吨）KOH 5238 NaOH 2305 Ca(OH)2 1200
请结合资料2思考【问题3】：工业生产中为了获得尽可能高的利润，应该选用哪种沉淀剂？这种沉淀剂如何获得？请写出获得沉淀剂的相关化学方程式或离子方程式。
【问题5】海水中Mg2+的浓度约为1.29g/L，直接往海水中加沉淀剂是否合适？为什么？我们该怎么办？
投影引导学生进行活动与探究
活动与探究
实验过程 实验现象 结 论
1、在A、B两支试管中分别加入0.05mol/LMgCl2溶液（模拟海水）和2.0 mol/LMgCl2溶液各1mL，分别加入NaOH溶液，振荡，观察现象。
2、在一支试管中加入2.0 mol/LMgCl2溶液1mL，滴入澄清石灰水，振荡，观察现象。
结论：通过实验探究，明白了因为海水中的Mg2+ 的浓度很小，直接加沉淀剂不利于Mg2+ 的沉淀，而且会增大沉淀剂的用量，加大了经济投入。应该先把海水中的Mg2+富集（先将海水浓缩，或者利用提纯NaCl后的海水），再加沉淀剂。
【问题】通过实验1、2的对比从沉淀的效果看，澄清石灰水比氢氧化钠效果差，如何解决这一矛盾？
【师】工业生产需追求经济效益，在实际生产中使用熟石灰作为沉淀剂最佳。
【问题6】如何实现Mg(OH)2→Mg的转化呢？首先我们回顾一下，如何从化合物中获得钠等金属单质的？然后结合钠单质的获得，分析从化合态镁制得游离态镁应用什么方法？
2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
【师】电解熔融MgCl2获得镁单质。
【问题7】结合以下资料，分析如何实现Mg(OH)2→MgCl2的转化？
资料3：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
资料4：
(1) MgCl2溶液中存在着可逆反应MgCl2+2H2O Mg(OH)2+2HCl
(2)若在空气中加热MgCl2·6H2O，生成的是Mg(OH) Cl或MgO：
MgCl2·6H2O=Mg(OH) Cl+ HCl + 6H2O
MgCl2·6H2O=MgO+ 2HCl + 6H2O
(3)在干燥的HCl气流中，抑制了MgCl2与水的反应，且带走了MgCl2·6H2O受热产生的水蒸气，能得到无水MgCl2。
【师】综合分析以上资料，为了获得镁单质，在Mg(OH)2加入盐酸浓缩，由MgCl2·6H2O脱水制得无水MgCl2，再用电解熔融MgCl2的方法获得。
【学生活动】通过阅读资料和与旧知识相联系，比较、归纳，获得提取镁的实验方案。并写出相关的反应方程式。
投影（整理归纳——从海水中提取镁的一般过程与方法）
【板书】二、海水中镁的提取
（从海水中提取镁的流程）
　
有关反应的化学方程式：
CaCO3CaO + CO2↑； CaO+H2O ==Ca(OH)2
MgCl2＋Ca(OH)2Mg(OH)2↓＋CaCl2 　　Mg(OH)2＋2HClMgCl2＋2H2O
　　MgCl2Mg＋Cl2↑
【师】观察实验室里的镁单质。展示镁条并引导学生观察镁条的硬度、密度、延展性、表面的颜色及纯金属的颜色。（自然过渡，引入化学性质的学习）
【板书】三、镁的性质
1、物理性质：
【师】纯净的金属镁露置于空气中，表面易被氧化，说明了金属镁易与氧气反应。
视频演示实验：镁在氧气中的燃烧
【板书】3、镁的化学性质
（1） Mg＋O2 2MgO
【师】从上述实验说明了镁单质具有较强的还原性，我们再从镁的原子结构示意图来看一看。
【板书】2、镁的原子结构
【提问】画出镁的原子结构示意图，推测单质镁应具有怎样的化学性质。
推测：镁原子具有失去2个电子达到8电子稳定结构的倾向，即单质镁有强的还原性。
【板书】 → ：强的失电子能力（强的还原性）
【师】那么，镁具有较强的还原性，除了易与氧气反应，还能与哪些物质发生反应呢？
【板书】3、镁的化学性质
投影演示：镁在氮气、氯气中的燃烧
（1）与活泼的非金属反应 Mg＋O2 2MgO
Mg＋Cl2MgCl2 3Mg＋N2Mg3N2
【师】我们知道，活泼金属除了能与活泼的非金属反应外，还能与酸、水等物质反应。
[活动与探究]
实验内容 实验现象 结论或化学方程式
1、取一小段除去氧化膜的镁条投入滴有酚酞的水中。 有气体产生，滴有酚酞的水溶液变红(但比钠与水反应缓和得多），加热对比 Mg+2H2O == Mg(OH)2+H2↑
2、一根除去氧化膜的镁条，点燃后插入充满CO2的集气瓶中。 燃着的镁条在CO2中继续燃烧，发出耀眼的白光，生成白色和黑色固体 22Mg＋CO22MgO＋C
【板书】（2）与酸反应
（3）与热水反应 Mg+2H2O == Mg(OH)2↓+H2↑
　 （4）与CO2反应 2Mg＋CO22MgO＋C
【师】综合以上实验，单质镁能与多类物质反应，证实了镁原子具有失去2个电子达到8电子稳定结构的倾向。
【板书】结构 性质 用途
【师】（过渡）回归到镁的用途和存在
【板书】一、镁的应用
1.制合金 ——合金特性：硬度、强度大于任一组分
2.信号弹、焰火
3.制耐火材料（MgO熔点2800℃）
镁的存在——化合态（具有强的还原性）
【小结】
【投影板书】
一、镁的应用——广泛 1.制合金 ——硬度、强度大，轻
2.信号弹、焰火
3.制耐火材料（MgO熔点2800℃）
镁的存在——化合态（具有强的还原性）
二、海水中镁的提取
（从海水中提取镁的流程）
　
有关反应的化学方程式：CaCO3CaO + CO2↑； CaO+H2O ==Ca(OH)2
MgCl2＋Ca(OH)2Mg(OH)2↓＋CaCl2 Mg(OH)2＋2HClMgCl2＋2H2O
MgCl2Mg＋Cl2↑
三、镁的性质
1、物理性质
2、镁的原子结构： → 结构决定性质
3、镁的化学性质
（1）与活泼的非金属反应
（2）与酸反应
（3）与热水反应
（4）与CO2反应 2Mg＋CO22MgO＋C
五、教学小结
本节课从镁在生活、生产、工业等方面的应用引入，然后过渡到镁在自然界中的存在，引进本节课的重点内容之一——从海水中提取镁，通过实验和分析，让学生明白了工业生产的原理，生产的流程选择等方面的知识，对于三维目标的教学有较好的体现。再从提取引入对镁的物理和化学性质的学习，在化学性质中设置了另一分组探究实验，探究了镁与水的反应、镁在二氧化碳中的燃烧实验，这两个实验是有关镁的性质学习的瓶颈，知识的死角，通过探究实验，有利于学生对新知识的掌握，和新旧知识的对比，是本节课的另一亮点。对化学性质的学习，紧扣“结构决定性质”这一思路，为以后周期律的学习埋下伏笔。“性质决定用途、存在和提纯等”，进一步对镁的存在、用途、提纯进行深入回归，紧扣主题。
本节课还对PPT和视频的结合应用进行了简化设计，事先给学生学案，对镁的提取提供足够的信息和必要的知识支持。
但本节课的遗憾在于：知识的生长点没有太好的把握，这将使得中下的一部分同学学习有很大的困难，如果没有预习那是难上加难！这也是本人今后的教学中要特别注意的一点。
结晶
过滤
海水
粗盐
滤液
Mg(OH)2
NaCl饱和溶液
烧碱 H2 Cl2
MgCl2·6H2O
Mg
Cl2
MgCl2
加盐酸
浓缩结晶
石灰乳
脱水
电解
电解
精制
贝壳
CaO
煅烧
水
决定
反映
决定
反映
结晶
过滤
海水
粗盐
滤液
Mg(OH)2
NaCl饱和溶液
烧碱 H2 Cl2
MgCl2·6H2O
Mg
Cl2
MgCl2
加盐酸
浓缩结晶
石灰乳
脱水
电解
电解
精制
贝壳
CaO
煅烧
水

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