海水提镁教案设计.doc

《海水提镁》教学设计
化学与材料科学学院 08级师本3班 陶伟红 20082413023
教学目标
1、 知识目标
（1） 通过观察思考，交流研讨等教学活动，使学生认识镁单质的还原性和重要用途。
（2） 理解海水提镁的化学原理，了解其工业流程。
2、 能力目标
（1） 培养学生收集、整理、筛选、加工信息的能力，提高其阅读和提取有效信息的能力；
（2） 培养分析问题和解决问题的能力。
3、 情感目标
通过对海水中化学资源的开发利用的学习，使学生认识到海洋对人类的重要性，学会关注和珍惜自然资源。激发学生的爱国热情，增强其科技兴国的责任感和使命感
重点难点 镁的化学性质，海水提镁的原理，物质分离提纯的方法。
教材处理 根据教材知识间的关系和本节课的设计意图，对教材内容进行适当调整：1、把镁的性质提到海水提镁之前，使之成为理解镁的存在和海水提镁原理及解决相关问题的知识支持。2、将镁的用途融入海水提镁项目开发的讨论之中，让学生在阅读相关资料时感受镁的广泛应用，使之与工业生产、生活实际紧密联系起来。3、适当拓展镁的化学性质有助于形成学科思想方法。
教学策略 本节内容的知识难度要求不高，有利于学生的自主学习。因此在教学策略上主要是创设各种问题情境激发学习兴趣，使学生主动参与到学习活动中来，问题的开放性和答案的多样化使学生在一个动态的、多元的学习氛围中体验应用知识解决问题的愉悦；角色体验让学生体会一份亲近，感受一份责任，通过提供补充资料提高学生阅读提取有效信息能力，激发爱国热情，增强责任意识；通过小组讨论和汇报，培养合作学习能力和表达能力；通过课堂讨论培养综合分析和解决问题的能力；通过实验探究培养学生的科学研究方法。
教学方法 实验探究、问题讨论
课前准备 学生收集有关镁的用途和海水提镁的资料（有条件的学生）和阅读教师提供的有关资料，思考三个问题，分小组讨论收集意见。
教学过程
引入：节日的夜空，礼花怒放，红的、黄的、绿的、紫的......五光十色，璀璨绚丽，给节日增添了不少喜庆，更给人们以美的享受！我们知道这些美丽的图画都是由金属单质或离子在燃烧时绘制。那么你知道那最耀眼的银白色火花，是什么金属燃烧时绽放的光芒？-------镁！
镁是一种什么样的金属？它有哪些用途？我们怎样获取它？今天就让我们一起来走进镁的世界，领略镁的风采吧！
[设计意图：用学生熟悉的焰火创设问题情境，迅速引起学生的注意，激发学生的学习兴趣和求知欲望，并促使学生的思维疑问指向本课的主角----镁。]
板书：镁和海水提镁
一、镁
展示镁条：下面请大家揭开它神秘的面纱，看看它的真面目。
镁物理性质实验：用砂纸擦掉镁条表面的氧化膜，观察金属镁的颜色和光泽。
学生：描述镁条物理性质
板书：1、镁的性质
金属镁具有银白色光泽，密度较小。
[设计意图：通过观察和触摸，体会镁的光泽和表面氧化膜，感受镁的质轻，使其对镁的物理性质留下深刻印象。]
设问：镁能在空气中燃烧。假如某一储镁库房着火，能用二氧化碳灭火器灭火吗？你能用实验证明吗？镁与酸反应么？
学生实验：镁的化学性质
投影：
实验内容
实验现象
化学方程式
结论
取一根４-５cm长的镁条，用砂纸将表面的氧化膜擦去，用坩埚钳夹持镁条的一端，将另一端在酒精灯上点燃后，逐渐伸入充满二氧化碳的集气瓶中，至瓶底，观察现象。

取一根４-５cm长的镁条，用砂纸将表面的氧化膜擦去，用坩埚钳夹持镁条的一端，将另一端在酒精灯上点燃后，逐渐伸入充满空气的集气瓶中，至瓶底，观察现象。

将擦去氧化膜的镁条，插入到盛有5mL左右稀盐酸的试管中。

问：在实验中你们观察到什么现象？能得出什么结论？请你描述实验现象并写出有关化学反应方程式。
投影：
实验内容
实验现象
化学方程式
结论
取一根４-５cm长的镁条，用砂纸将表面的氧化膜擦去，用坩埚钳夹持镁条的一端，将另一端在酒精灯上点燃后，逐渐伸入充满二氧化碳的集气瓶中，至瓶底，观察现象。

镁条剧烈燃烧，发出耀眼的光，放出大量的热，瓶壁有白色和黑色固体。

2Mg + CO2 2MgO + C

镁与二氧化碳反应，生成碳和氧化镁。
取一根４-５cm长的镁条，用砂纸将表面的氧化膜擦去，用坩埚钳夹持镁条的一端，将另一端在酒精灯上点燃后，逐渐伸入充满空气的集气瓶中，至瓶底，观察现象。

镁条剧烈燃烧，发出耀眼的光，放出大量的热，生成白色固体。

2Mg+O2 2MgO

镁与氧气反应，生成氧化镁。
将擦去氧化膜的镁条，插入到盛有5mL左右稀盐酸的试管中。

镁条溶解，表面产生大量气泡。
Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑
Mg + 2H+ = Mg2 + + H2↑

镁是活泼金属。
问：在上述反应中，镁的变化有什么共同之处？说明镁具有什么性质？
分析反应实质，得出结论
板书：镁是较活泼的金属，具有较强的还原性。
[设计意图：将演示实验改为学生实验，调动学生的学习积极性，学生对实验现象的观察更清楚，映象更深刻，有利于对反应实质的分析，更好的理解镁的还原性。]
设问：镁还能与哪些物质反应？
提示：根据“镁是较活泼的金属，具有较强的还原性”的结论进行推测。
[设计意图：及时的拓展应用有利于强化“较强还原性”的理解，同时也训练了从个别到一般的思想方法。]
问：根据镁的性质，你认为镁在自然界中会以什么形态存在？
化合态：陆地—菱镁矿、白云石等
海水---氯化镁、硫酸镁等
[设计意图：根据性质推测和理解物质的存在和用途是化学学习中知识整合、形成系统的重要方法，需要经常不断地进行训练和应用。同时可进一步强化“镁是活泼金属，具有较强还原性”的结论]
显然，要从自然界提取镁，就是要将化合态的镁还原为游离态的镁，我国目前主要是从镁矿石中提取镁，美国、英国、日本等走在海水提镁的前列。我们今天要讨论的是如何从海水中提取镁。
请你用化学方程式表示海水提镁的化学原理。
Mg2++2OH- = Mg（OH）2 ↓ 利用氢氧化镁的难溶性
Mg（OH）2 + 2HCl = MgCl2 + 2H2O
MgCl2 Mg + Cl2↑
设问：海水中的镁主要是氯化镁，浓度很小，那么人们如何利用自然资源从海水中把氯化镁提取出来，又怎样将氯化镁中的镁还原出来呢？ 在海水提镁的过程中为什么不用蒸发海水或向海水中加沉淀剂使镁离子沉淀下来的方法？选择用海滩晒盐后得到的苦卤为原料得氯化镁，好处有哪些？
讲解：从Mg2＋ 在海水中的浓度分析，前两种方法生产成本会非常高，第三种方法不仅提高了海水中的镁含量，而且同时去掉了大部分的钠、钾离子。
设问：应选择什么试剂作为镁离子的沉淀剂？
投影：有关氧化钙、氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钾近期市场价格图表
700
1200
2305
5238
价 格
氧化钙
氢氧化钙
氢氧化钠
氢氧化钾
试 剂

学生实验：向模拟的浓缩海水（含较多的氯化钠、氯化镁、氯化钙、氯化钾）中加入石灰乳，检验生成的沉淀。
小结：应选择石灰乳作为镁离子的沉淀剂。
提问2：为制备石灰乳，厂址宜设在哪里？
1：石灰石矿区。
2：海边有大量贝壳、珊瑚礁石，主要成分就是碳酸钙，就地取材，更便宜。
3：大量开采会破坏生态环境，最好二者兼顾。
讲述：煅烧贝壳得到生石灰，生石灰加水得到石灰乳。我们将石灰乳加入到苦卤中就得到了氢氧化镁沉淀。这样得到的镁不够纯，所以我们必须要考虑提纯。如何提纯呢？我们可以考虑传统菱镁矿提取镁中的一些方法。如：
投影：方法一：可以煅烧氢氧化镁得到氧化镁，再用类似炼铁的方法，在2000℃下用焦炭还原氧化镁，才能制得单质镁。这样得到的镁常含有较多的杂质。
方法二：在氢氧化镁中加入盐酸得到氯化镁后，电解熔融氯化镁（熔点714℃）得到镁和氯气。
附：氧化镁的熔点（2800℃）
提问：哪种方法提纯镁更好？
总结：通过以上的学习讨论，镁在我们心目中是一个什么形象？
“大、小、多、少、美丽活泼小天使 ”
1、大----- 镁在自然界的储量巨大。
2、小----- 密度小
3、多----- 用途多。镁合金的强度高、机械性能好。
4、少----- 污染少。从海水中提取它能耗低、污染小，其产品回收性强，如果每辆汽车上使用70公斤镁合金，CO2的年排放量就能减少30%以上。被称为二十一世纪的绿色材料。
5、美丽----镁具有美丽的银白色光泽，
6、活泼---- 镁是较活泼的金属，具有较强的还原性，可与氧气和某些氧化物反应，因而在冶金工业上常被用作还原剂和脱氧剂
7、天使----制造汽车、飞机、火箭的重要材料。有“国防金属”的美誉。
结束语：无论是镁的提取还是镁的应用，都还有很多技术难题有待攻克。如：如何获得高纯度的镁，如何避免镁产品的腐蚀（因为镁具有较强的还原性）等，这些问题都得靠你们去解决，改变中国“应用开发严重滞后，技术和设备落后，产品技术含量低”的重任落在你们肩上。你们当不辱使命，奋发图强！
[设计意图：使学生形成对金属镁的整体印象，激发他们的爱国热情，增强其科技兴国的责任感和使命感。