高一化学 第四节《镁的提取及应用》教案 人教版

111【教学方法】问题启发式、讨论法、实验探究法【教学用品】多媒体课件、镁条、碳酸氢钠、稀硫酸、0.06mol/LMgCl2溶液、 3mol/LMgCl2溶液、1mol/LNaOH溶液、酚酞试液、蒸馏水试液、胶头滴管、试管、试管夹、集气瓶、玻璃片、酒精灯、坩埚钳、砂纸、火柴【教学设计】引入 在刚过去的一周，同学们度过了一个愉快的国庆假期，在国庆六十周年联欢晚会上五彩缤纷的烟火一定给同学们留下了很深的印象，下面我们一起再来回师 在美丽的烟火生产原料中用到一种金属镁粉。在白天的国庆大典阅兵式上哪一个环节给同学们留下了最深的印象？师 在飞机制造业上大量使用了一种材料镁合金。镁及其合金制品在日常生活以及高科技领域的应用越来越广泛，上一周我们布置了任务请同学们搜集日常生活中的有关镁及其合金制品或上网查询了解一些镁及其合金的实际用途。生 展示镁及其合金制品的研究成果。过渡 既然镁及其合金有着这么广泛用途，那么我们该如何从自然界获取单质镁呢？板书 镁的提取及应用一、 镁的用途及存在投影 镁矿石的图片师 除了这些镁矿石以外，还有一个地方可以说是一个巨大的镁库，蕴藏着大量的镁资源，同学们知道吗？生（齐声） 大海师 在地球上海洋面积约占地表的70%，海水中镁的总储量约为1.81015吨。既然海水中蕴藏着大量的镁元素，下面我们就一起来讨论如何从海水中获得金属镁。板书 二、从海水中提取镁知识准备 1、地球上的镁主要以化合态形式存在，因此从氧化还原反应角度分析，制取单质镁的过程是一个什么过程？生 回答 还原板书 化合态 单质知识准备 2、列举你所知道的金属冶炼方法。 生 热还原法，如H2还原氧化铜、CO还原铁矿石；电解法，如电解熔融NaCl制取金属钠；热分解法，如加热HgO分解得到金属汞。师 结合以上知识，那么我们该如何从海水中获得金属镁呢？请同学们先独立思考，再前后四人组成一组交流讨论并设计从海水中提取镁的方案，并画出方案流程图。生 讨论并交流 碱 盐酸 电解板书 方案1 海水 Mg(OH)2 MgCl2 Mg 碱 加热 H2或CO H2+MgO=Mg+H2O 方案2 海水 Mg(OH)2 MgO Mg 碱 加热 加热 CO+MgO=Mg+CO2方案3 海水 Mg(OH)2 MgO Mg师 同学们的思路还是比较的开阔，从以上三个方案可以看出大家对于向海水中加碱实现镁离子从海水中分离提取出来这一步意见还是比较统一的。那下面我们首先就一起来讨论这一过程的合理性。实景再现 实验1 向1mL0.06mol/L MgCl2溶液(模拟海水)中逐滴加1mol/LNaOH溶液。生 描述现象 没有明显现象质疑 究竟是什么原因导致无明显现象或现象不明显呢？生 可能是海水浓度太稀了。问题与解决（一） 海水中氯化镁的浓度太稀了，我们该怎么办？生 浓缩海水实景再现 实验2 向1mL3mol/L MgCl2溶液(浓缩50倍的海水)中逐滴加1mol/LNaOH溶液。生（惊讶） 描述现象 刚加入NaOH溶液就能看到明显的白色沉淀了。过渡 在海水中加碱，这里的碱一定要是NaOH溶液吗？问题与解决（二） 实际生产中选择何种碱比较经济？生 Ca(OH)2师 看来我们的同学还是比较有经济头脑的。师 由于Ca(OH)2溶解度较小，实际生产中往往使用石灰乳。问题与解决（三） 如何在海边合理利用资源获得石灰乳？生 回答 煅烧 水板书 贝壳 CaO 石灰乳师 在得到Mg(OH)2沉淀后看来同学们的意见分歧比较大，具体把我们已知的电解法、热还原法以及热分解法都用上了，那么究竟哪个方法更加合理呢？为了解决这一问题，我们还是先来了解一下镁的性质。板书 三、镁的性质师 请同学们取出镁条，仔细观察它的物理性质。生 观察（大多数学生首先用砂纸打磨镁条）生 描述观察到的物理性质 镁是银白色的金属 ，质地较柔软。板书 1. 镁的物理性质师 镁的密度较小，所以在飞机火箭上运用广泛。过渡 刚才同学们为何都在用砂纸打磨镁条？生 因为镁条表面容易被氧化成氧化镁。板书 2. 镁的化学性质2Mg+O2=2MgO（点燃）师 常温下镁条表面就很容易被氧气氧化成氧化镁，若在点燃条件下反应非常剧烈，发出耀眼的白光，这也是镁粉用于生产烟火的原因。（加重语气）但是如果大量镁块着火燃烧起来，问题可就严重了。下面我们来看一则新闻。 新闻点播 2009年7月3日凌晨，某铝制品厂镁铝生产车间内镁块突然着火，燃烧释放出巨大的白光，将整个工厂照亮，犹如白昼。市消防二中队及时赶到，对现场进行监护疏散处理，最终，经过近2小时的奋战，大火被成功扑灭。消防人员称，现在的镁工厂就好像一枚“化学炸弹”，随时可能发生大爆炸。镁是一种高度易燃的金属，消防员通常将镁火灾称为“噩梦”和“原子弹”，因为镁火灾不能用水、二氧化碳扑灭。质疑 为何镁着火不能用水或二氧化碳来灭火呢？ 生 可能镁能与水、二氧化碳反应。追问 如果镁与水反应会生成什么产物呢？（让学生联系钠与水的反应）生 和水板书 Mg+2H2O=Mg(OH)2+ H2 （加热）实验探究（一） 在一只试管中放入约1-2cm除去氧化膜的镁条，再向试管中加入2mL水，滴入2-3滴酚酞，先观察现象。然后加热，再观察现象。生 描述现象 镁与冷水反应很缓慢，加热有气体产生，酚酞溶液变为红色。师 在板书方程式上加上加热符号。这里放出的气体就是H2，酚酞溶液变为红色是因为生成了Mg(OH)2，看来刚才的猜测还是很有道理的。现在我们知道是什么原因镁着火时不能用水灭火了吧！镁着火时温度很高，此时若扑进去水，会与之迅速反应生成一种极易燃烧的气体氢气，可能会导致加剧火灾甚至发生爆炸。实验探究（二） 取一根4-5cm打磨好的镁条，用坩埚钳夹住，在酒精灯上点燃后，伸入盛有二氧化碳气体的集气瓶，观察现象。（师演示实验）生 描述现象 剧烈燃烧，发出耀眼的白光，伴有白烟，在集气瓶内壁有黑色的固体生成。师 白烟和黑色固体分别是什么？生 白烟是氧化镁，黑色固体是炭。 书写该反应的化学方程式2Mg+CO2=2MgO+C(点燃)师 由此可见，镁着火也不能用二氧化碳来灭火。通常在着火初期可用干砂来覆盖以隔绝空气而灭火。其实，镁除了能与氧气、二氧化碳反应以外还能与氮气反应。板书 镁与氮气反应的化学方程式3Mg+N2=Mg3N2 （点燃）师 通常镁条在空气中点燃时主要与空气中的氧气反应，因为二氧化碳和氮气相对于氧气来说较不活泼。但镁条在纯净的二氧化碳、氮气中却能剧烈燃烧，这也反过来说明了镁的性质是比较活泼的。师 镁与稀盐酸或稀硫酸能反应吗？生 能。Mg+2H+=Mg2+ H2过渡 学过了镁的性质下面我们结合镁及其化合物的性质重新反思以上从海水中提取镁的制备方案的优劣。（反思与评价）生 讨论并交流方案2 不行，因为反应的生成物分别是镁和水、镁和二氧化碳，而它们又能够继续反应。追问 那么究竟是前者金属的制备原理正确，还是后者镁与水、镁与二氧化碳的反应正确呢？为什么？生 后者，因为后者是经过实验论证过的。师 其他方案合理吗？生 方案3也不行，因为分解生成的镁和氧气又继续反应回到氧化镁。师 也有道理。下面老师给你们在提供点信息再想想看。投影 常见镁的化合物的熔点生 方案3不行，可能是由于氧化镁的熔点高达2800，现在不仅要熔化还要令其分解可能就需要更高的温度，所以不可取。师 我们同学阅读、利用信息的能力还是很不错的。过渡 看来大家对方案1没有什么疑惑了，那老师再提一个问题。问题与解决（四） 在运用电解法时，是电解MgCl2溶液还是熔融的MgCl2？生 回答（联系已学知识电解氯化钠水溶液和电解熔融氯化钠的区别）投影 工业上从海水中提取镁的流程图师 介绍其中干燥这一步的简单过程将氯化镁水溶液蒸发结晶得到氯化镁晶体（MgCl2 6H2O）,然后在一定条件下将其脱水得到纯净的无水氯化镁。电解产生的氯气可以用于循环生产氯化氢。小结 这节课我们主要学习了从海水中提取镁的工业流程，了解了镁的用途，并掌握了镁的主要化学性质。从镁的几个化学反应中我们不难发现镁元素都是从单质转化成+2价的化合态，这主要是由于镁极容易失去最外层的两个电子，具有较强的还原性，也体现了“结构决定性质，性质反映结构”这一辩证关系。师生共同总结 从海水中提取金属镁的流程并写出相关的反应方程式。 111