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(wèn)題啟發(fā)式、討論法、實(shí)驗(yàn)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(jì)】 引入 在剛過(guò)去的一周,同學(xué)們度過(guò)了一個(gè)愉快的國(guó)慶假期,在國(guó)慶六十周年聯(lián)歡晚會(huì)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(lái)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(guó)慶大典——閱兵式上哪一個(gè)環(huán)節(jié)給同學(xué)們留下了最深的印象? 師 在飛機(jī)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(lái)越廣泛,上一周我們布置了任務(wù)請(qǐng)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(shí)際用途。 生 展示鎂及其合金制品的研究成果。 過(guò)渡 既然鎂及其合金有著這么廣泛用途,那么我們?cè)撊绾螐淖匀唤绔@取單質(zhì)鎂呢? 板書(shū) 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(gè)地方可以說(shuō)是一個(gè)巨大的鎂庫(kù),蘊(yùn)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(chǔ)量約為1.81015噸。既然海水中蘊(yùn)藏著大量的鎂元素,下面我們就一起來(lái)討論如何從海水中獲得金屬鎂。 板書(shū) 二、從海水中提取鎂 知識(shí)準(zhǔn)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(guò)程是一個(gè)什么過(guò)程? 生 回答 還原 板書(shū) 化合態(tài) 單質(zhì) 知識(shí)準(zhǔn)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(shí),那么我們?cè)撊绾螐暮K蝎@得金屬鎂呢?請(qǐng)同學(xué)們先獨(dú)立思考,再前后四人組成一組交流討論并設(shè)計(jì)從海水中提取鎂的方案,并畫(huà)出方案流程圖。 生 討論并交流 堿 鹽酸 電解 板書(shū) 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(kāi)闊,從以上三個(gè)方案可以看出大家對(duì)于向海水中加堿實(shí)現(xiàn)鎂離子從海水中分離提取出來(lái)這一步意見(jiàn)還是比較統(tǒng)一的。那下面我們首先就一起來(lái)討論這一過(guò)程的合理性。 實(shí)景再現(xiàn) 實(shí)驗(yàn)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(méi)有明顯現(xiàn)象 質(zhì)疑 究竟是什么原因?qū)е聼o(wú)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(wèn)題與解決(一) 海水中氯化鎂的濃度太稀了,我們?cè)撛趺崔k? 生 濃縮海水 實(shí)景再現(xiàn) 實(shí)驗(yàn)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(guò)渡 在海水中加堿,這里的堿一定要是NaOH溶液?jiǎn)幔? 問(wèn)題與解決(二) 實(shí)際生產(chǎn)中選擇何種堿比較經(jīng)濟(jì)? 生 Ca(OH)2 師 看來(lái)我們的同學(xué)還是比較有經(jīng)濟(jì)頭腦的。 師 由于Ca(OH)2溶解度較小,實(shí)際生產(chǎn)中往往使用石灰乳。 問(wèn)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(shū) 貝殼 CaO 石灰乳 師 在得到Mg(OH)2沉淀后看來(lái)同學(xué)們的意見(jiàn)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(gè)方法更加合理呢?為了解決這一問(wèn)題,我們還是先來(lái)了解一下鎂的性質(zhì)。 板書(shū) 三、鎂的性質(zhì) 師 請(qǐng)同學(xué)們?nèi)〕鲦V條,仔細(xì)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(shū) 1. 鎂的物理性質(zhì) 師 鎂的密度較小,所以在飛機(jī)火箭上運(yùn)用廣泛。 過(guò)渡 剛才同學(xué)們?yōu)楹味荚谟蒙凹埓蚰ユV條? 生 因?yàn)殒V條表面容易被氧化成氧化鎂。 板書(shū) 2. 鎂的化學(xué)性質(zhì) 2Mg+O2=2MgO(點(diǎn)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(diǎn)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(yǔ)氣)但是如果大量鎂塊著火燃燒起來(lái),問(wèn)題可就嚴(yán)重了。下面我們來(lái)看一則新聞。 新聞點(diǎn)播 2009年7月3日凌晨,某鋁制品廠鎂鋁生產(chǎn)車(chē)間內(nèi)鎂塊突然著火,燃燒釋放出巨大的白光,將整個(gè)工廠照亮,猶如白晝。市消防二中隊(duì)及時(shí)趕到,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)護(hù)疏散處理,最終,經(jīng)過(guò)近2小時(shí)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(shí)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(mèng)”和“原子彈”,因?yàn)殒V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(lái)滅火呢? 生 可能鎂能與水、二氧化碳反應(yīng)。 追問(wèn) 如果鎂與水反應(yīng)會(huì)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(shū) Mg+2H2O=Mg(OH)2+ H2 ↑(加熱) 實(shí)驗(yàn)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(shū)方程式上加上加熱符號(hào)。 這里放出的氣體就是H2,酚酞溶液變?yōu)榧t色是因?yàn)樯闪薓g(OH)2,看來(lái)剛才的猜測(cè)還是很有道理的。 現(xiàn)在我們知道是什么原因鎂著火時(shí)不能用水滅火了吧!鎂著火時(shí)溫度很高,此時(shí)若撲進(jìn)去水,會(huì)與之迅速反應(yīng)生成一種極易燃燒的氣體氫氣,可能會(huì)導(dǎo)致加劇火災(zāi)甚至發(fā)生爆炸。實(shí)驗(yàn)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(diǎn)燃后,伸入盛有二氧化碳?xì)怏w的集氣瓶,觀察現(xiàn)象。(師演示實(shí)驗(yàn)) 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?jī)?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(shū)寫(xiě)該反應(yīng)的化學(xué)方程式2Mg+CO2=2MgO+C(點(diǎn)燃) 師 由此可見(jiàn),鎂著火也不能用二氧化碳來(lái)滅火。通常在著火初期可用干砂來(lái)覆蓋以隔絕空氣而滅火。 其實(shí),鎂除了能與氧氣、二氧化碳反應(yīng)以外還能與氮?dú)夥磻?yīng)。 板書(shū) 鎂與氮?dú)夥磻?yīng)的化學(xué)方程式3Mg+N2=Mg3N2 (點(diǎn)燃) 師 通常鎂條在空氣中點(diǎn)燃時(shí)主要與空氣中的氧氣反應(yīng),因?yàn)槎趸己偷獨(dú)庀鄬?duì)于氧氣來(lái)說(shuō)較不活潑。但鎂條在純凈的二氧化碳、氮?dú)庵袇s能劇烈燃燒,這也反過(guò)來(lái)說(shuō)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(guò)渡 學(xué)過(guò)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(píng)價(jià)) 生 討論并交流 方案2 不行,因?yàn)榉磻?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(wèn) 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?yàn)楹笳呤墙?jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)論證過(guò)的。 師 其他方案合理嗎? 生 方案3也不行,因?yàn)榉纸馍傻逆V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?cè)谔峁c(diǎn)信息再想想看。 投影 常見(jiàn)鎂的化合物的熔點(diǎn) 生 方案3不行,可能是由于氧化鎂的熔點(diǎn)高達(dá)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(cuò)的。 過(guò)渡 看來(lái)大家對(duì)方案1沒(méi)有什么疑惑了,那老師再提一個(gè)問(wèn)題。 問(wèn)題與解決(四) 在運(yùn)用電解法時(shí),是電解MgCl2溶液還是熔融的MgCl2? 生 回答(聯(lián)系已學(xué)知識(shí)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(jiǎn)單過(guò)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(wú)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(gè)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(jià)的化合態(tài),這主要是由于鎂極容易失去最外層的兩個(gè)電子,具有較強(qiáng)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(xiě)出相關(guān)的反應(yīng)方程式。 111- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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