高一化學(xué) 第四節(jié)《鎂的提取及應(yīng)用》教案 人教版

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111 【教學(xué)方法】問題啟發(fā)式、討論法、實驗探究法 【教學(xué)用品】多媒體課件、鎂條、碳酸氫鈉、稀硫酸、0.06mol/LMgCl2溶液、 3mol/LMgCl2溶液、1mol/LNaOH溶液、酚酞試液、蒸餾水試液、膠頭滴管、試管、試管夾、集氣瓶、玻璃片、酒精燈、坩堝鉗、砂紙、火柴 【教學(xué)設(shè)計】 引入 在剛過去的一周，同學(xué)們度過了一個愉快的國慶假期，在國慶六十周年聯(lián)歡晚會上五彩繽紛的煙火一定給同學(xué)們留下了很深的印象，下面我們一起再來回 師 在美麗的煙火生產(chǎn)原料中用到一種金屬——鎂粉。在白天的國慶大典——閱兵式上哪一個環(huán)節(jié)給同學(xué)們留下了最深的印象？ 師 在飛機制造業(yè)上大量使用了一種材料——鎂合金。鎂及其合金制品在日常生活以及高科技領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，上一周我們布置了任務(wù)請同學(xué)們搜集日常生活中的有關(guān)鎂及其合金制品或上網(wǎng)查詢了解一些鎂及其合金的實際用途。 生 展示鎂及其合金制品的研究成果。 過渡 既然鎂及其合金有著這么廣泛用途，那么我們該如何從自然界獲取單質(zhì)鎂呢？ 板書 鎂的提取及應(yīng)用 一、 鎂的用途及存在 投影 鎂礦石的圖片 師 除了這些鎂礦石以外，還有一個地方可以說是一個巨大的鎂庫，蘊藏著大量的鎂資源，同學(xué)們知道嗎？ 生（齊聲） 大海 師 在地球上海洋面積約占地表的70%，海水中鎂的總儲量約為1.81015噸。既然海水中蘊藏著大量的鎂元素，下面我們就一起來討論如何從海水中獲得金屬鎂。 板書 二、從海水中提取鎂 知識準備 1、地球上的鎂主要以化合態(tài)形式存在，因此從氧化還原反應(yīng)角度分析，制取單質(zhì)鎂的過程是一個什么過程？ 生 回答 還原 板書 化合態(tài) 單質(zhì) 知識準備 2、列舉你所知道的金屬冶煉方法。 生 熱還原法，如H2還原氧化銅、CO還原鐵礦石； 電解法，如電解熔融NaCl制取金屬鈉； 熱分解法，如加熱HgO分解得到金屬汞。 師 結(jié)合以上知識，那么我們該如何從海水中獲得金屬鎂呢？請同學(xué)們先獨立思考，再前后四人組成一組交流討論并設(shè)計從海水中提取鎂的方案，并畫出方案流程圖。 生 討論并交流 堿 鹽酸 電解 板書 方案1 海水 Mg(OH)2 MgCl2 Mg 堿 加熱 H2或CO H2+MgO=Mg+H2O 方案2 海水 Mg(OH)2 MgO Mg 堿 加熱 加熱 CO+MgO=Mg+CO2 方案3 海水 Mg(OH)2 MgO Mg 師 同學(xué)們的思路還是比較的開闊，從以上三個方案可以看出大家對于向海水中加堿實現(xiàn)鎂離子從海水中分離提取出來這一步意見還是比較統(tǒng)一的。那下面我們首先就一起來討論這一過程的合理性。 實景再現(xiàn) 實驗1 向1mL0.06mol/L MgCl2溶液(模擬海水)中逐滴加1mol/LNaOH溶液。 生 描述現(xiàn)象 沒有明顯現(xiàn)象 質(zhì)疑 究竟是什么原因?qū)е聼o明顯現(xiàn)象或現(xiàn)象不明顯呢？ 生 可能是海水濃度太稀了。 問題與解決（一） 海水中氯化鎂的濃度太稀了，我們該怎么辦？ 生 濃縮海水 實景再現(xiàn) 實驗2 向1mL3mol/L MgCl2溶液(濃縮50倍的海水)中逐滴加1mol/LNaOH溶液。 生（驚訝） 描述現(xiàn)象 剛加入NaOH溶液就能看到明顯的白色沉淀了。 過渡 在海水中加堿，這里的堿一定要是NaOH溶液嗎？ 問題與解決（二） 實際生產(chǎn)中選擇何種堿比較經(jīng)濟？ 生 Ca(OH)2 師 看來我們的同學(xué)還是比較有經(jīng)濟頭腦的。 師 由于Ca(OH)2溶解度較小，實際生產(chǎn)中往往使用石灰乳。 問題與解決（三） 如何在海邊合理利用資源獲得石灰乳？ 生 回答 煅燒 水 板書 貝殼 CaO 石灰乳 師 在得到Mg(OH)2沉淀后看來同學(xué)們的意見分歧比較大，具體把我們已知的電解法、熱還原法以及熱分解法都用上了，那么究竟哪個方法更加合理呢？為了解決這一問題，我們還是先來了解一下鎂的性質(zhì)。 板書 三、鎂的性質(zhì) 師 請同學(xué)們?nèi)〕鲦V條，仔細觀察它的物理性質(zhì)。 生 觀察（大多數(shù)學(xué)生首先用砂紙打磨鎂條） 生 描述觀察到的物理性質(zhì) 鎂是銀白色的金屬 ，質(zhì)地較柔軟。 板書 1. 鎂的物理性質(zhì) 師 鎂的密度較小，所以在飛機火箭上運用廣泛。 過渡 剛才同學(xué)們?yōu)楹味荚谟蒙凹埓蚰ユV條？ 生 因為鎂條表面容易被氧化成氧化鎂。 板書 2. 鎂的化學(xué)性質(zhì) 2Mg+O2=2MgO（點燃） 師 常溫下鎂條表面就很容易被氧氣氧化成氧化鎂，若在點燃條件下反應(yīng)非常劇烈，發(fā)出耀眼的白光，這也是鎂粉用于生產(chǎn)煙火的原因。（加重語氣）但是如果大量鎂塊著火燃燒起來，問題可就嚴重了。下面我們來看一則新聞。 新聞點播 2009年7月3日凌晨，某鋁制品廠鎂鋁生產(chǎn)車間內(nèi)鎂塊突然著火，燃燒釋放出巨大的白光，將整個工廠照亮，猶如白晝。市消防二中隊及時趕到，對現(xiàn)場進行監(jiān)護疏散處理，最終，經(jīng)過近2小時的奮戰(zhàn)，大火被成功撲滅。 消防人員稱，現(xiàn)在的鎂工廠就好像一枚“化學(xué)炸彈”，隨時可能發(fā)生大爆炸。鎂是一種高度易燃的金屬，消防員通常將鎂火災(zāi)稱為“噩夢”和“原子彈”，因為鎂火災(zāi)不能用水、二氧化碳撲滅。 質(zhì)疑 為何鎂著火不能用水或二氧化碳來滅火呢？ 生 可能鎂能與水、二氧化碳反應(yīng)。 追問 如果鎂與水反應(yīng)會生成什么產(chǎn)物呢？（讓學(xué)生聯(lián)系鈉與水的反應(yīng)） 生 和水 板書 Mg+2H2O=Mg(OH)2+ H2 ↑（加熱） 實驗探究（一） 在一只試管中放入約1-2cm除去氧化膜的鎂條，再向試管中加入2mL水，滴入2-3滴酚酞，先觀察現(xiàn)象。然后加熱，再觀察現(xiàn)象。 生 描述現(xiàn)象 鎂與冷水反應(yīng)很緩慢，加熱有氣體產(chǎn)生，酚酞溶液變?yōu)榧t色。 師 在板書方程式上加上加熱符號。 這里放出的氣體就是H2，酚酞溶液變?yōu)榧t色是因為生成了Mg(OH)2，看來剛才的猜測還是很有道理的。 現(xiàn)在我們知道是什么原因鎂著火時不能用水滅火了吧！鎂著火時溫度很高，此時若撲進去水，會與之迅速反應(yīng)生成一種極易燃燒的氣體氫氣，可能會導(dǎo)致加劇火災(zāi)甚至發(fā)生爆炸。實驗探究（二） 取一根4-5cm打磨好的鎂條，用坩堝鉗夾住，在酒精燈上點燃后，伸入盛有二氧化碳氣體的集氣瓶，觀察現(xiàn)象。（師演示實驗） 生 描述現(xiàn)象 劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的白光，伴有白煙，在集氣瓶內(nèi)壁有黑色的固體生成。 師 白煙和黑色固體分別是什么？ 生 白煙是氧化鎂，黑色固體是炭。 書寫該反應(yīng)的化學(xué)方程式2Mg+CO2=2MgO+C(點燃) 師 由此可見，鎂著火也不能用二氧化碳來滅火。通常在著火初期可用干砂來覆蓋以隔絕空氣而滅火。 其實，鎂除了能與氧氣、二氧化碳反應(yīng)以外還能與氮氣反應(yīng)。 板書 鎂與氮氣反應(yīng)的化學(xué)方程式3Mg+N2=Mg3N2 （點燃） 師 通常鎂條在空氣中點燃時主要與空氣中的氧氣反應(yīng)，因為二氧化碳和氮氣相對于氧氣來說較不活潑。但鎂條在純凈的二氧化碳、氮氣中卻能劇烈燃燒，這也反過來說明了鎂的性質(zhì)是比較活潑的。 師 鎂與稀鹽酸或稀硫酸能反應(yīng)嗎？ 生 能。Mg+2H+=Mg2++ H2↑ 過渡 學(xué)過了鎂的性質(zhì)下面我們結(jié)合鎂及其化合物的性質(zhì)重新反思以上從海水中提取鎂的制備方案的優(yōu)劣。（反思與評價） 生 討論并交流 方案2 不行，因為反應(yīng)的生成物分別是鎂和水、鎂和二氧化碳，而它們又能夠繼續(xù)反應(yīng)。 追問 那么究竟是前者金屬的制備原理正確，還是后者鎂與水、鎂與二氧化碳的反應(yīng)正確呢？為什么？ 生 后者，因為后者是經(jīng)過實驗論證過的。 師 其他方案合理嗎？ 生 方案3也不行，因為分解生成的鎂和氧氣又繼續(xù)反應(yīng)回到氧化鎂。 師 也有道理。下面老師給你們在提供點信息再想想看。 投影 常見鎂的化合物的熔點 生 方案3不行，可能是由于氧化鎂的熔點高達2800℃，現(xiàn)在不僅要熔化還要令其分解可能就需要更高的溫度，所以不可取。 師 我們同學(xué)閱讀、利用信息的能力還是很不錯的。 過渡 看來大家對方案1沒有什么疑惑了，那老師再提一個問題。 問題與解決（四） 在運用電解法時，是電解MgCl2溶液還是熔融的MgCl2？ 生 回答（聯(lián)系已學(xué)知識電解氯化鈉水溶液和電解熔融氯化鈉的區(qū)別） 投影 工業(yè)上從海水中提取鎂的流程圖 師 介紹其中干燥這一步的簡單過程——將氯化鎂水溶液蒸發(fā)結(jié)晶得到氯化鎂晶體（MgCl2 6H2O）,然后在一定條件下將其脫水得到純凈的無水氯化鎂。 電解產(chǎn)生的氯氣可以用于循環(huán)生產(chǎn)氯化氫。 小結(jié) 這節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了從海水中提取鎂的工業(yè)流程，了解了鎂的用途，并掌握了鎂的主要化學(xué)性質(zhì)。從鎂的幾個化學(xué)反應(yīng)中我們不難發(fā)現(xiàn)鎂元素都是從單質(zhì)轉(zhuǎn)化成+2價的化合態(tài)，這主要是由于鎂極容易失去最外層的兩個電子，具有較強的還原性，也體現(xiàn)了“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”這一辯證關(guān)系。 師生共同總結(jié) 從海水中提取金屬鎂的流程并寫出相關(guān)的反應(yīng)方程式。 111