江苏省高中化学优秀课评比教学设计镁的提取及应用 丁浩.docx

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江苏省高中化学优秀课评比教学设计镁的提取及应用丁浩

∙2012年江苏省高中化学优秀课评比

镁的提取及应用

（苏教版2009年6月第5版）

丁浩江苏省梁丰高级中学 

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、《镁的提取及应用》（苏教版）流程图

五、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1g·mL-1）

复习离子物质的量浓度的计算。

让学生感受Mg2+浓度有多小！

问题2 海水中镁离子的浓度只约为1.29g·L-1（0.054mol·L-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0.05mol·L-1（模拟海水）、2.5mol·L-1的MgCl2溶液中滴加1mol·L-1NaOH溶液，观察现象。

现象：

模拟海水中无明显现象，3mol·L-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：

S[Ca（OH）2]＝0.165g，

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，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（Mg——Mg2+）

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。

六、教学设计反思

“镁的提取及应用”以“工业生产——性质探究——社会应用”为线索，,从工业生产实际出发,通过实验探究方法,引出镁单质及其化合物知识。

使学生在习得相关的化学知识、实验技能和探究方法的同时，认识到自然资源的利用与化学科学密不可分，体现了人与自然和谐共处的重要意义，这也是本专题的主题思想。

一、精彩的课堂源于精心的设计

1.以社会背景为切入点

在结合海水资源的特点、工业生产中的经济效益问题以及学生的认知水平,层层深入探讨海水提镁流程的社会背景中学习化学Mg及其化合物知识。

这样的设计为学生学习化学提供了一种更全面的解释方法，使化学教学摆脱了对化学的单一、理性的解释，而且也为学生准备了一个参与讨论、实验、亲身经历活动的机会，使学生能更深切感受到化学知识的力量，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。

2.以问题解决为中心的教学

采用了“问题探究”式教学方法,开展以问题解决为中心的教学。

在富集、分离、碱的选择、冶炼方法和原料选择等一系列问题上，教师不是提供现成的知识和结论，而是把学习设置到复杂的、有意义的问题情境中，而是在教师的引导下，学生根据已有的知识和提供补充资料，通过让学生个人或小组合作的方式解决真正的问题，来学习隐含于问题背后的科学知识。

这样通过不断创设问题情景，在问题解决的过程中又不断地生成新问题，层层推进，让学生在获得知识体验成功的乐趣的同时，还培养了学生利用已学知识去探究未知问题的能力。

解决问题的探究活动也有利于激发学生的好奇心和求知欲。

二、用新理念引领方法创新

1.充分利用原有的认知结构

认知同化学习理论是指：

“在教学中对教师来说，重要的是在于使学生把新知识与头脑中已有的有关知识联系起来。

只有把新的学习内容中的要素与已有认知结构中特别相关的部分联系起来，才能有意义地习得新内容。

”在设计中充分利用了原有认知结构对新知识的固定作用。

如在讨论选择Mg的冶炼方法时，采用了先行组织者学习策略，首先让学生回忆初中学过的金属Fe、Cu冶炼方法，刚学过的金属Na冶炼方法，为选择镁的冶炼方法提供知识的固定点。

激活了学生的原有的知识，在学生“已经知道的”与“需要知道的”知识之间架设起桥梁。

2.采用科学教育模型来选择和设计教学

本课题设计符合了路易斯建立的科学教育模型，路易斯建议科学的学习单元应该由三部分组成，即“心智探究的科学”（为喜欢科学探究的人而讲授的科学）；“行动的科学”（为解释社会行动而讲授的科学）；“公民的科学”（为普通大众讲授的科学）。

在这里，“心智探究的科学”部分就是使学生认识镁及其化合物的化学性质，知道从海水中提取镁的化学反应原理；"行动的科学"部分就是使学生依据化学反应原理，选择从海水中提取Mg的生产流程，向学生介绍从海水中提取镁的生产过程与技术；“公民的科学”部分则使学生认识金属Mg及其合金在生产、生活和社会发展中的重要作用。

加强了化学知识与社会生活和工农业生产的密切联系。

这样才能让学生真正经历升华认识的过程。

三、真实、细致的课才能上得扎实

内容的组织不仅有利于发挥教师的创造性，更要有利于学生开展科学探究活动，实践性、开放性的学习任务和习题巩固且拓展了学生的知识和提升能力。

1.学习过程真实，学得扎实

本课题的设计的主线明确，从知识上看：

从海水中提取镁的可能性——如何富集海水中的镁——从Mg（OH）2到Mg的方案设计——完善产业链；从能力要求上看：

从现有的材料分析海水中提取Mg的可能性——实验探究分别从模拟海水和苦卤水中加NaOH制Mg（OH）2的现象，从实验发现区别，得出结论——从Mg（OH）2制Mg的方案设计中体现了学生综合运用工业上制取金属的方法并比较得出合理方案的过程——产业链的完善过程是对所学的元素与化合物知识的综合运用，体现了学以致用的学习的本质。

无论是从知识看还是从能力的培养看，本课设计中都真实地从学生的实际出发，比较确切地把握了学生的现有基础和最近发展区。

本节课教师引导学生经历实物（模拟海水）——浓缩过程（资料卡片）——化合物被还原等过程，符合学习新知识需联系原知识、资料查找、逻辑分析推理等终身学习所需要的能力培养，教学重点突出，难点突破到位，学生经历新知形成过程，探究充分，体验到位，教学效果好，所以说教学扎实。

2.平凡的设计中体现对学生的尊重

教学设计中没有过于炫目的亮点，但是处处从学生的实际出发，细致的设计体现了对学生的尊重，对生命意义的敬畏。

对学生的尊重，首先是明了学生已有知识：

离子浓度的换算、离子反应和离子方程式的运用、金属制备中的方案设计等，充分调动了学生的已有的知识，并运用到新情景问题的解决中；第二是对学生已有知识的尊重，如在MgCl2溶液制取氯化镁中，没有盲目地拔高，而是留有悬念留待学生品味；还有就是对学生的能力的尊重，充分在现有的知识能力基础上完善化工产业链，有利于学生综合自己的知识，构建现有基础上比较完善的知识体系。