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1、镁的提取及应用一、课程标准、教材分析及学生分析【课程标准】1. 了解海水中盐类的开发和利用，镁的提取及应用是继食盐资源的利用、氯、溴的提取后的又一单元，有利于学生了解海水综合利用的一般原理和流程；2. 以自然资源海水中提取镁，了解化学方法在实现物质间转化中的作用。【教材分析】1. 本专题是必修1专题2从海水中获得的物质，涉及了非金属氯、溴、碘和金属钠、镁的提取，为专题3从矿物到基础材料的学习打下基础。2. 在本节内容之前已经学习了离子反应和简单的离子方程式，从海水中提取镁的原理可以从离子反应的角度分析相关反应，清楚转化过程；3.通过海水的综合利用，有利于学生了解物质的循环利用和综合效益；【学生
2、分析】1. 在海水中提取镁之前已经学习了海水中氯、溴的提取，学生对海水中提取物质的一般过程有了一定的了解；2.学生已经学习了Fe、Cu、Na等金属的制备，掌握了常见金属的制备方法；3.学生已经学过了离子反应，所以在本节内容中，主要通过离子反应来表示海水中提取镁的基本原理； 4. 作为四星级高中，连云港高级中学的生源在本地区处于比较优质的水平，学生有综合运用知识的可能和能力。二、教学目标【知识与技能】1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思路；2了解镁在社会生产、生活实际中广泛用途，能列举合金材料的重要作用；3掌握镁单质及其化合物的性质；4认识到开发海水中的化学资源的重要
3、性与必要性。【过程与方法】1通过讨论、交流发现问题和解决问题，体验合作学习的乐趣；2通过角色扮演（企业家、工艺设计师、政府部门工作人员），对从海水中提取镁工业流程的依据和方法有所了解，体会从自然界获得人类所需要物质的一般思路；3通过将Mg2+转化为镁进行富集、分离、转化的过程，体会转化的方法在物质分离中的应用，并运用所学的化学知识对化工生产流程的原理、步骤进行简单的解释。【情感态度与价值观】1认识丰富的海水资源，增强环保意识，培养与大自然和谐共处的情感；2通过对镁的提取及应用的了解，感受化学与人类生产、生活的紧密联系，认识化学学科的价值，培养热爱化学的情感，投身化学的志趣。3深切感受化学知识的
4、力量，并对与化学有关的社会、工业生产问题进行思考和决策，培养学生的社会责任感和经济效益意识。三、教学重难点【教学重点】1海水中提取镁的工业流程；2海水中提取镁的沉淀剂的选择；3.工业制镁的方案的设计和选择；4.镁和二氧化碳的反应。【教学难点】1海水中提取镁的沉淀剂的选择；2工业制镁的方案的设计和选择；3化工园的常见的产业链的完善和物质循环。海水中提取镁的沉淀剂的选择：对于海水中提取镁的沉淀剂的选择，主要从学生实验，通过模拟海水和模拟卤水中滴加碱溶液后的现象进行比较进而得出海水中的Mg2+的浓度过低、不利于直接用沉淀法生成Mg(OH)2；对于在NaOH和Ca(OH)2之间的选择主要依据是市场的价
5、格和物质的来源；对于在澄清石灰水和氢氧化钙乳浊液之间的选择是根据OH-的浓度来比较得出。工业制镁的方案的设计和选择：方案设计采用学生讨论、纠正的方法进行，在已经学习的Na、Fe、Cu、Hg等金属的制备的基础上，模仿以上金属的制备列出可能的实验方案，在此基础上根据镁的化学性质比较活泼而采用电解法；对于电解氧化镁还是氯化镁则根据两者的熔点的差别，从能耗上进行比较。四、教学过程教师活动学生活动设计意图环节一：情境引入（角色扮演企业家）引出常见的镁材料PPT：1镁资源储量比较；2海水中元素的分布图。海水中元素含量Mg仅次于Cl元素和Na元素（H、O除外）1从自然界Mg以化合态形式存在，重温Mg化学性质
6、的活泼，使用的镁60%以上来自海水；2感受镁资源的丰富；3海水中镁元素的存在形式。（海洋面积占地球面积71%）作为一个企业家，如果在连云港建设一个海水提取镁的工厂，依据何在？从物料（资源）丰富，成本低来解释。工业生产的原则一、原料易得、成本低。环节二：方案设计（角色扮演工艺设计师）方案设计1：如何将Mg2+从海水中分离出来？问题1 采用什么方法把Mg2+从海水中分离出来呢？（展示常见的镁的化合物的溶解度）比较集中常见的镁的化合物的溶解度，进行选择利用已学的知识，迁移、进而解决问题。计算海水中Mg2+的物质的量浓度演算物质的量浓度（海水的密度约为1gmL-1）复习离子物质的量浓度的计算。让学生感
7、受Mg2+浓度有多小！问题2 海水中镁离子的浓度只约为1.29 gL-1（0.054 molL-1），能不能直接往海水中加沉淀剂？为什么？怎么办？【活动探究1】分别向0.05 molL-1（模拟海水）、2.5 molL-1的MgCl2溶液中滴加1 molL-1 NaOH溶液，观察现象。现象：模拟海水中无明显现象，3molL-1的MgCl2溶液中生成白色沉淀。通过实验，感受到海水中Mg2+的浓度小的特点，如果直接加入沉淀剂，镁离子的沉淀效果不佳，而且沉淀剂的用量非常大，生产成本也就非常高。根据Mg2+在海水中总量很大，但是浓度很低，需要进行富集。（利用海水晒盐得到的卤水）问题3 工业生产中为了获
8、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？（媒体展示：常见几种碱的市场销售价格）20时：SCa(OH)20.165 g，c(OH)0.0044mol/L。学生根据常识能够判断出使用Ca(OH)2的作为沉淀剂更经济（原料的来源、价格）；同时根据由于石灰水中离子浓度太小，所以使用石灰乳更为合适。1从经济效益和充分利用海洋化学资源角度考虑问题（选用Ca(OH)2最合适价廉、易得，贝壳和珊瑚的主要成份为CaCO3）。2从OH浓度角度考虑两者的差别，引出学生的疑惑，激发学生解决问题。在实际生产中使用Ca(OH)2的悬浊液石灰乳。方案设计2：如何把Mg(OH)2通过哪几步反应得到转化成Mg
9、单质？问题4 根据Mg在金属活动性顺序中处的位置，试分析讨论Mg的冶炼应采用何种方法？【活动与探究3】请设计由Mg(OH)2到Mg的可能途径。分析、思考问题，学生小组讨论，形成假设；进行组内交流，进行方案的设计；组间互相交流设计的方案。激活已经掌握的Na、Fe、Cu的金属的冶炼，结合镁的性质，提出合理的、可供选择的方案。问题5 电解时选择电解水溶液还是电解熔融状态的化合物？为什么？ 分析电解MgCl2溶液、熔融的MgCl2可能得到的产物（结合NaCl）。对知识的迁移并运用于解决问题，是掌握知识的最终目的。整理从海水中提取Mg的流程图1完善整个流程设计。2总结、交流、完善流程图。通过流程图的设计
10、，整合知识，建构从海水中提取镁的知识网络。环节三：总结提升（角色扮演：政府官员完善化工产业园的产业链）问题6 电解副产物Cl2如何处理？学生交流、讨论、评价。综合利用意识，环保意识。问题7 从产业链考虑，如果在海边建造化工园，除了工业制镁外，还可以增加哪些相关的工厂？交流讨论、相互补充海水晒盐、制食盐、氯碱工业、制生石灰、制漂白粉、制盐酸，增强物质的综合利用和环保意识；进一步认识到海水是宝藏。环节四：返璞归真镁性质探究（MgMg2+）图片展示：镁合金制成的眼镜架、移门；烟火等激起学生的好奇心，为进一步学习镁的性质铺垫。从这些图片中能够体现镁的密度小、耐腐蚀、易和氧气反应等性质。事实上Mg在空气
11、中燃烧时除了和O2反应外，还有极少量的Mg和N2反应生成Mg3N2。（尽管空气中N2的含量占了78%）书写并配平方程式引出镁和非金属单质的反应，并留出一定的空间为学生课后自主学习留下一定的空间和问题。过渡：从金属活动性顺序表看，镁和Na一样也属于比较活泼的金属，那么Mg除了能和非金属单质反应外，能不能类似地推断Mg也能和水反应？ 利用桌上的仪器和药品，判断Mg能不能和H2O反应（其中有些Mg表面的氧化膜没有除去）活动探究3：实验一：Mg条没有除去表面MgO；实验二：Mg除去表面MgO后与H2O反应，再滴加酚酞；实验三：在H2O中滴加酚酞，再加入除去表面MgO的Mg条。通过Mg和H2O的反应进一
12、步增强Mg容易和O2反应生成致密的氧化膜阻止反应的进一步进行；实验三主要是增强学生的对比实验的意识；通过知识的迁移完成对产物Mg(OH)2的检验。如何加快Mg和H2O反应通过增大接触面积（剪）；加热升高问题；加入少量的食盐（海水腐蚀）1思考加快反应速率的方法；（提供小剪刀、酒精灯）2提高金属防腐的意识。Mg能和氧化物水反应，那么能不能和其他氧化物反应，通常我们可以使用CO2灭火，假如Mg金属着火了，能不能用CO2灭火呢？（演示实验：Mg条点燃后伸入盛有CO2的集气瓶中）观察现象，讨论从Mg加到CO2中继续燃烧引发讨论，得出活泼金属着火不能由CO2灭火。通过Mg和CO2的反应比较剧烈的现象吸引学生的注意力回归到课堂；同时通过点燃的Mg放入CO2中继续燃烧，引起认知冲突，从而得出活泼金属着火不能用CO2灭火。图片展示：Mg合金的用途（大飞机）、汽车部件观看与生活密切相关的镁用途图片、评点讨论Mg合金的性质。提出合金的性质，了解Mg合金的密度小、强度大，更坚定了海水提取镁的意义。
