第二单元　研究物质的实验方法教学设计模板

镁的提取及应用

一、设计思想

《镁的提取及应用》是化学1 （苏教版）中专题二“从海水中获得的化学物质”中的第二单元的教学内容。本课时内容分为从海水中提取镁、镁的性质及应用两部分，从镁在高科技领域和生产生活中的运用及需求量引入，设计以海水为原料提取镁的工业流程，探究镁的化学性质，激发学生兴趣。因此在该课时的教授过程中教师可采用模型认知，迁移对比的方式来进行教学，有利于学生的知识系统丰富化。

一、教材分析

《镁的提取及应用》是在学生学习了氯、溴、碘及其化合物以及钠及其化合物的学习后开展的，学生已经有了初步的从海水中制备物质的分析方法，为本课时镁的提取学习做了很好的铺垫，学生在理解和运用上相对较为轻松。

三、学情分析

在学习本课之前，学生已经积累一定的元素化合物知识。通过本节课的学习，一方面使学生在原有的知识基础上，继续扩展对元素化合物知识的认识；另一方面也使其认识开发海水化学资源的重要意义，同时为以后介绍元素周期表做了物质准备。

四、教学目标

1、在回顾已学知识体系中提炼出由海水制备单质的基本模型，培养学生的分析能力；初步形成核心素养。

2、学会运用迁移对比等学科方法解决新课中所涉及到的问题，在问题解决过程中，形成良好的思维体系及模式。

3、在实验过程中，培养学生的观察及动手能力，丰富学生的化学学习模式，提高学生的学习欲望。

五、教学重难点

1、如何从海水中提取镁单质的工艺流程

2、镁的性质

六、教学环节

引入：镁的应用

教师活动：投影图片：

提问：“智能共享单车”正在成为日常出行交通工具之一，那你知道它的轮毂选用了何种材

料？（镁合金）

讲述：镁合金是以镁为基础加入铜、铝、锡、锰、钛等其他元素组成的合金。其特点是：密度小，硬度大、强度高。镁合金的用途很广泛，如汽车行业，每辆汽车需镁量约68公斤左右；手机、数码相机等的外壳中已广泛使用镁合金零部件用于散热；此外镁合金被大量用于制造火箭、导弹和飞机的部件等。

讲述：（图片）这里是2013年到2030年全球原镁需求量及预测。

转引：科技的迅猛发展带来的镁的需求量的剧增。如果你是一名小小科学家，该如何提取镁，在提取镁的过程中需要考虑哪些问题？

学生讨论：

讲述：带着这些疑问，我们一起来开启化学学习之旅。

讲述：提取镁，首先需要了解镁在自然界中的存在形式。镁主要以化合态的形式存在于地壳和海水中，如菱镁矿，我国储量约有130亿吨。在海洋中，镁的储量更为巨大，约有1800万亿吨镁元素。

提问：海水和矿物，谁更适合用于提取镁？为什么？

学生：海水中镁储量丰富，获取成本较低，更适合用来提取镁。

（原料来源丰富）

教师：方案初定：从海水中提取镁。

问题1：海水中含有氯化钠、氯化镁、氯化钙等无机盐，如何把海水中Mg2+分离出来？

学生回答：将Mg2+转化为沉淀。

追问：根据下面镁的化合物的溶解度思考将Mg2+转化为何种沉淀。

物质

溶解度/g MgCl2

54 MgSO4

33 MgCO3

0.01 Mg(OH)2

0.0029 学生回答：氢氧化镁

追问：加入什么沉淀剂？

常见碱的市场参考价格

试剂

价格（元/吨）

KOH 6160 NaOH 2300 Ca(OH)2

580 Ba(OH)2

3700 提问：综合考虑，选择何种沉淀剂？

学生回答：氢氧化钙

演示实验：向模拟海水中加入澄清石灰水，观察现象？

问题：向模拟海水中加入澄清石灰水，为什么没有出现预期的白色沉淀？

学生讨论：

解决方案：

1、浓缩海水或者提取食盐后的海水母液

2、将澄清石灰水改为石灰乳

问题2：如何利用海边的资源制取氢氧化钙（石灰乳）？（原料就地取材）

贝壳→氧化钙→石灰乳

师：我们已经成功地将镁离子转化为氢氧化镁沉淀从海水中分离出来。

问题2：如何从Mg(OH)2得到Mg？小组讨论设计由Mg(OH)2制取Mg尽可能多的途径。

学生活动：分组讨论

问题：我们之前学过哪些金属的冶炼方法？ 学生讨论：电解熔融的氯化钠制备金属钠；用氢气、碳等还原剂还原氧化铜制备金属铜；加热氧化汞分解得到金属汞

资料卡----金属的冶炼方法

1、电解法：

如电解熔融的氯化钠

2、热还原法：

如以C、H2等还原CuO

3、热分解法：

如加热HgO分解得到Hg

提问：根据已知的金属冶炼方法，小组讨论设计由Mg(OH)2制取Mg尽可能多的途径。

方案讨论：

方案1： 方案2：

方案3：

提问：究竟该采用哪种方案呢？在实际的工业生产中，电解熔融的氯化镁的电解法和还原氧化镁的热还原法是目前冶炼金属镁常用的两种方法。这两种方法各有优缺点。

电解法：工业流程具有节能、产品均匀性好、易于大规模工业化生产、生产过程连续、生产成本低等优点。主要缺点：无水氯化镁制备的生产工艺较难控制。

热还原法（皮江法）：工业流程和设备较简单、投资少、建厂快、成本较低，但是熔炼技术比较落后、生产过程中资源能源消耗比较大，污染比较严重。

学生回答：（可持续发展）

教师：电解熔融的氯化镁制备金属镁，更符合可持续发展的战略目标。但是该工业流程最主要的难点是无水氯化镁的制备。

问题3：如何将MgCl2溶液转化为MgCl2晶体？ 资料卡 信息1：氯化镁溶液加热蒸干时会水解变成氢氧化镁

信息2：氯化镁的溶解度曲线如下

学生回答：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤

小提示：氯化镁晶体（ MgCl2·6H2O ）

需要在干燥的HCl气流中加热才能得到无水MgCl2固体。

说明：氯化镁晶体（ MgCl2·6H2O ）加热易水解，故在HCl气流加热可以抑制氯化镁的水解，同时带着分解生成的水蒸气，得到无水MgCl2固体

讲述：从前面的学习，我们确定了从海水中提取镁的工业流程，接下来请同学们书写该工业流程中125的化学方程式和34离子方程式。

学生活动：

提问：电解熔融的氯化镁制备金属镁的同时会有氯气产生，氯气直接排放会污染环境，我们该怎么办？

学生活动：可以将产生的氯气与氢气化合生成氯化氢，从而实现资源的循环使用。

讲述：金属镁的提取已经完成，所制得的镁单质具有怎样的性质？镁单质的金属活动性仅次于钠单质，镁原子结构示意图如下：镁原子最外层只有两个电子，在化学反应时易失去电子，表现还原性。下面，我们以分组实验的形式，来体验镁的性质。

实验操作

取一小段除去氧化膜的镁条投入盛有一定量稀硫酸的试管中

取一根打磨好的镁条，用坩埚钳夹住，在酒精灯上点燃，伸入盛有二氧化碳气体的集气瓶。

现象

镁条溶解，生成大量气泡，试管外壁发烫

镁条剧烈燃烧，发出耀眼的白光，伴有白烟，瓶壁上有黑色的固体生成

化学方程式

学生活动：实验操作、观察现象、书写方程式

教师：通过实验说明，镁的化学性质很活泼，镁单质在空气中燃烧时，燃烧时发出耀眼的白

光，所以镁可以制造信号弹和焰火，镁与氧气反应生成氧化镁，氧化镁的熔点高达2800℃，是一种耐高温材料

。镁还能与氮气反应生成氮化镁。

镁燃烧会发出耀眼的白光——制造信号弹和焰火

氧化镁的熔点高达2800℃——耐高温材料

课堂小结：

今天这节课，我们主要学习了从海水中提取镁的工业流程，感受到了工业流程设计时需要考虑的因素：原料选择、制备原理、生产流程、能源环保等；我们了解了镁的结构、性质和用途，体会到“结构决定性质，性质决定用途”这一化学学习方法。

科技的发展日新月异，在今年的9月，我们科学家在镁电池研发上实验了重大突破，得到了安全便宜储电量大的镁电池，如无人机要实现长时间的飞行，就需要用到这种新型材料。

七、板书设计

一、从海水中提取镁的工业流程

需要考虑的因素

：原料选择、制备原理、工业流程、能源环保等。

二、镁的性质

镁具有强还原性，能与酸、O2、N2、CO2等发生反应

三、镁的应用