《镁的提取及应用》教案 教学设计

化学082班    费冰

一、设计思路

     本课时内容分为从海水中提取镁和镁的性质及应用两部分，是以镁的提取为线索，引入探究镁的物理性质、化学性质和镁在高科技领域及生产生活中的运用，激发学生兴趣，让学生结合镁及其化合物的知识兼顾海水资源的特点，深入探讨从海水中提取镁的流程。在镁的物理性质学习中，通过观察得出相关结论。应用学生已知的原子结构的知识，通过引导学生分析镁的原子结构，并和钠的原子结构作比较，推测其化学性质，并结合探究实验使学生进一步认识到镁是一种活泼的金属。这种学习方法也为《化学2》中元素周期律的学习提供基础，也体现了新课改从关注课程的“学术性”到重视课程的“社会性”，从以“学科为中心”向“以学习为中心”转变，从“知识系统”向“多元能力”转变，鼓励学生从探究中提高能力。

二、前期分析

（一）、学习任务分析

本课内容节选自苏教版高中化学必修1教材专题2第二单元第四节《镁的提取及应用》，主要内容包括从海水中提取镁，镁的物理、化学性质以及镁的应用。

镁作为一种重要的金属元素，安排在氯、溴、碘以及钠等内容之后，并且教材已经介绍过离子反应的知识。本课内容进一步完善学生的无机金属元素的学习，为后续必修模块《化学2》的学习奠定基础。

（二）、学习者分析

本专题，学生已经学习了几种常见元素，基本掌握学习无机元素及其化合物“从原子结构到性质”的一般方法；经过近专题1和专题2的相关高中化学学习，能在老师的引导下根据学习任务提出假设、设计实验进行探究。

但此阶段学生知识迁移能力、发散思维能力还有待强化，特别是对具体物质化学性质的运用理解不深；探究学习的能力有待提高；学生的STS意识不强。

教学重点：提取镁的化学原理，镁的化学性质

教学难点：提取镁的化学原理

三、教学目标

1、知识与技能

（1）了解镁在生活中的用途，初步认识海水提取镁的原理与过程。

（2）初步掌握镁的化学性质、物理性质。

2、过程与方法

（1）初步形成物质的结构决定物质性质的观点。

（2）通过课堂讨论培养分析问题和解决问题的能力。

3、情感态度价值观

（1）认识开发利用海水这一巨大资源的重大意义。

（2）通过介绍镁的提取，培养学生勇于探索的科学精神和严格求实的科学态度。通过镁在二氧化碳气体中燃烧的实验，提高化学学习兴趣。

四、教学准备

教材：学案、课件

实验仪器：试管   坩埚钳   酒精灯   火柴   砂纸

实验试剂：镁条   硫酸  水   酚酞    一集气瓶CO2

五、教学过程

1、导入新课

【引入】在前面的学习中，我们了解了钠及其化合物的有关知识，本堂课我们来了解另一种活泼金属——镁。

【师】镁在我们生活中应用非常广泛，大家可以看看这些图片。同学们知道生活中的哪些接触到镁的例子？

【生】镁合金、镁门、镁锅。。

【师】生活中的镁来自哪里？

【生】。。。

【师】那我们前面学习过哪些金属的提取？

【生】钠。

【师】钠在自然界中以什么形式存在？

【生】化合物。

【师】也就是化合态的形式存在，我们是怎么提取金属钠的？

【生】电解熔融氯化钠。

【师】为什么不用还原法来提取？

【生】金属钠很活泼，比较难找到比它更活泼的金属单质。

【师】镁也是一种活泼的金属，怎么知道它很活泼的？

【生】通过金属活动性顺序表（K、Ca、Na、Mg、Al…….），镁排在第四位，在钠的后面，所以它很活泼。

2、镁的提取

【师】我们已知金属的冶炼有4种常见方法，分别是电解法、热还原法、热分解法和物理提取法。而镁就采用电解熔融的氯化镁制取。

【提问】海水中镁的含量大，但海水中镁离子的浓度太稀了，我们如何才能从海水中得到氯化镁呢？

【讲述】我们可以将海水浓缩，利用晒盐后的母液作为反应原料。海水在镁离子的浓度约为1.28 g/L，而图中我们可以看到母液中镁离子的浓度高达80g/L。

【设问】得到母液后，我们如何把Mg2+从母液中分离出来？

【生】加碱

【讲述】因此，我们加入一种碱，使氯化镁转化为氢氧化镁沉淀，这样，就将Mg2+从母液中分离出来

【提问】我们该加入哪一种碱呢？

【生】氢氧化钙

【讲述】已知海边有大量贝壳，而贝壳的主要成分就是碳酸钙。

【师】如何由贝壳制得氢氧化钙？

【生】贝壳(CaCO3)→CaO→Ca(OH)2

【师】澄清石灰水的沉淀效果并不理想，大家回想一下漂白粉的制备，我们应当如何解决指一问题？

【师】我们将氢氧化镁沉淀过滤，洗涤后加盐酸反应，再浓缩得MgCl2·6H2O晶体，然后再将MgCl2·6H2O晶体在HCl气氛中加热脱水即可得无水MgCl2 。这一过程可以表现为：

【多媒体展示】海水提取镁的工艺流程图

【师】由此，我们得到了工业上从海水中提取镁的整个流程。

【师】该流程可以简单概括为：贝壳（CaCO3)，经煅烧生成CaO，再制得石灰乳，然后与海水混合，生成的沉淀Mg(OH)2 ，加盐酸反应，再蒸发结晶得MgCl2·6H2O晶体，然后再将MgCl2·6H2O晶体在HCl气体氛围下加热脱水得无水MgCl2，电解熔融的氯化镁即可得到镁.

【师】前面的学习中，我们知道Cl2是一种有毒气体，那么电解产生的Cl2工业上将其制成HCl，再投入生产过程中。这样循环利用既可以节约资源又可以减轻Cl2任意排放对环境造成的污染。

【师】请大家总结上述的方程式

【生】（1） MgCl2 + Ca(OH)2 == Mg(OH)2 ↓+ CaCl2

（2） Mg(OH)2 + 2HCl == MgCl2 + 2H20

                   　     Δ

（3） MgCl2 · 6H2O == MgCl2 + 6H2O

电解

（4） MgCl2  === Mg + Cl2↑

3、镁的性质

【过渡】镁是我们熟悉的金属，在高科技领域以及工业生产中有重要的作用，那 么镁具有哪些性质呢？

【展示】观察触摸一根擦亮的镁条并结合生活实际，总结镁的物理性质。

【板书】1、镁的物理性质

【生】镁是银白色固体、密度较小 、质地柔软 ，是电和热的良导体 ，镁合金的硬度和强度较大 。

【师】请同学们书写Mg的原子结构，并和钠比较，预测Mg的化学性质。

【生】Mg原子的最外层只有两个电子，很容易失去， Mg是一种活泼的金属。

【师】活泼的金属容易与空气中的什么物质反应？

【生】氧气

【师】大家回顾一下镁在氧气中燃烧的现象。

【生】镁在氧气中剧烈燃烧，发出耀眼的白光，并且生成了白色的固体。

【师】这种白色的固体是什么？

【生】氧化镁。

【板书】

2、化学性质：

     与O2反应：2Mg + O2= 2MgO

【过渡】镁与氧气反应是镁的一个性质，镁还有一个特殊性质，它能与氮气反应，我们知道空气中约含有78%的氮气，镁与氮气在点燃条件下生成氮化镁。

【板书】

与N2反应：3 Mg + N2=Mg3N2

【过渡】初中的时候大家学过二氧化碳不支持燃烧，可以用来灭火，这是绝对的吗？

如果我把点燃的镁条伸入二氧化碳气体中，火会熄灭吗？

【探究实验】用坩埚钳夹持镁条，在酒精灯上点燃后伸入装满二氧化碳气体的集气瓶中。

【师】大家观察到了什么现象？

【生】镁在二氧化碳中燃烧，发出耀眼的白光……

【师】大家看瓶底有白色的固体，这种固体应该是什么呢？

【生】氧化镁

【师】瓶壁上还有黑色物质附着，这种黑色物质应该是什么呢？

【生】…….

【师】我们可以通过氧化还原反应来判断。

【板书】

与CO2反应：Mg + CO2 =MgO

【分析】镁由0价变为+2价，化合价升高，有元素化合价升高，必然有元素化合价降低，我们来看看哪些元素化合价可能降低，氧为-2价，是氧元素的最低价态，不可能再降低了，碳为+4价，所以只能是它的化合价降低，再结合刚才反应产物是黑色的固体，我们能推测这种产物应该是什么？

【回答】碳

【板书】

2Mg + CO2 2MgO + C

【过渡】通过这个实验，我们能得出什么结论？大家对燃烧有没有一个新的认识？以前我们讲燃烧需要什么条件？

【生】有可燃物，温度达到着火点，与空气接触

【师】与空气接触也就是说要有氧气参加，那么一定要这些条件才能燃烧吗？

【生】……..

【师】镁在二氧化碳气体中燃烧并不需要氧气。我们该怎么定义燃烧呢？凡是发光发热的剧烈反应都是燃烧，比如铁丝或铜丝在氯气中燃烧。

【过渡】镁作为活泼的金属，还有哪些化学性质呢？

【生】与酸反应

【探究实验】在一支试管中放入一小段镁条，再向试管中加入一定量的硫酸。（走下讲台让学生观察实验现象）

【师】大家观察到什么现象？

【生】有大量气泡生成

【师】气泡是在哪里生成的？这种气体是什么

【生】镁条表面，氢气

【师】我们看到镁条表面产生大量的气泡，镁条逐渐溶解直至消失，大家摸一下试管壁，有什么感觉？

【生】发烫

【师】这说明？（反应放热）

【板书】

与酸反应：Mg+H2SO4 = Mg SO4 + H2↑

4、镁的应用

【师】学习了镁的物理、化学性质以及镁的提取，那么美究竟在生产生活和科研中有哪些用处呢？

【板书】镁的应用

【多媒体展示】

1、镁合金（约含镁80%）被大量用于火箭、导弹和飞机等制造业，美名为“国防金属”。

2、镁元素能维护心肌纤维正常舒缩功能和冠状动脉弹性，有“心脏保护神”的美称,镁还可以用来制药。

3、镁可以用来制造导弹和焰火。

4、制耐火材料（MgO）熔点高。。。。

【课堂小结】

通过本堂课的学习，学习了关于镁的物理、化学性质以及镁的提取，教师借此强调只有掌握化学反应的本质，才能真真正正的将化学知识应用到实际的生产、生活中去。

六、形成性练习

1.由海水制备无水氯化镁，主要有以下步骤：a 在一定条件下脱水干燥；b加熟石灰；c 在盐酸；d 过滤；e 浓缩结晶。其先后顺序是                   .                    

2.工业上制取镁粉，是将镁蒸气在某气体中冷却，下列可作为冷却剂的是（  ）

A二氧化碳   B空气   C水   D氢气

3、海水中含的MgCl2是Mg的重要来源之一,从海水中提镁，可按如下步骤进行：

（1）    将贝壳制成石灰乳

（2）    在引入的海水中加入石灰乳、沉降、过滤、洗涤沉淀物

（3）    将沉淀物与盐酸反应、结晶、过滤、干燥产物

（4）    将产物熔融后电解

关于提取镁，下列说法中不正确的是（   ）

A、此法的优点之一是原料来源丰富

           (原料：海水、贝壳）

B 进行（1）、（2）、（3）步的目的是从海水中提取MgCl2    

(CaCO3        Ca(OH)2       Mg(OH)2        MgCl2）

C、 第四步会产生氯气

（ MgCl2  =  Mg  +  Cl2）

D、以上过程中涉及到复分解反应、化合反应和置换反应

      （写出方程式）

七、板书设计

镁的提取及应用

一、镁的提取

1.海水（Na+、Ca2+、Cl-、Mg2+） 

      碱Ca(OH)2

Mg(OH)2 

   盐酸 

MgCl2  

      通电 

    Mg

2.  CaCO3CaO＋CO2↑

CaO+H2O===Ca(OH)2

       MgCl2 +Ca(OH)2 ===  Mg(OH)2 ↓+CaCl2

通电 

  Mg(OH)2+2HCl=== MgCl2+H2O

       MgCl2  ===  Mg+Cl2↑

二、镁的性质

  1.物理性质：银白色金属、质软、密度小

  2.化学性质：

     与O2反应：2Mg + O2   2MgO

与N2反应：3 Mg + N2   Mg3N2

与CO2反应：2Mg + CO2 2MgO + C

     与酸反应：Mg+H2SO4 = Mg SO4 + H2↑

三、镁的应用