高中化学第4节 海水中的化学元素第1课时教学设计

第4节　海水中的元素

本节教材一方面在前面几节介绍非金属元素及其化合物的基础上，拓展学生对元素化合物知识的认识，让学生认识到元素在自然界中的广泛存在；另一方面使他们认识开发海水化学资源的重要意义。海洋的开发意义已经有目共睹，随着海洋资源的开发，人类会得到巨大的收益。本节教材内容以海水中化学资源的开发和利用为线索展开，简单介绍了海水中化学元素的种类和存在形式，重点介绍了金属镁的提取原理、还原性和主要用途，溴单质的提取原理、溴单质和碘单质的主要性质以及溴、氯和碘单质之间氧化性的强弱关系。涉及的知识点较多，而且以对海洋的开发和利用为着眼点，学生较感兴趣，能够广泛拓展思维。在新课改理念指导下，教师要充分研究教材，找到学生感兴趣的知识点，充分调动学生的主动性，逐步进行课程设计，让更多的学生参与到教学过程中来。并制作多媒体课件，给出预习提纲，准备学生实验仪器和药品，对学生的研究过程进行指导。

本节内容分两课时来完成，第一课时研究海水中的元素、食盐的工业用途及镁与海水提镁的原理，第二课时完成溴、碘单质的性质及海水提溴原理的探究。第一课时镁与海水提镁这部分内容可以把较多的时间放给学生自主讨论与探究，再由老师给予补充与矫正起到指导作用。第二课时溴、碘单质的性质学生可以运用研究物质性质的基本方法和程序类比着氯气的性质来预测，老师给予补充与矫正。氯、溴、碘单质氧化性强弱的比较是教学的重点与难点，在老师的指导下学生通过自主探究实验来得出结论，学会应用氧化还原反应原理设计实验，并体验成功后的喜悦与自豪感。

课时分配：共2课时

第1课时　镁与海水提镁

教学目标　　　　　

1．课标要求

(1)了解海水中重要元素的存在和应用及在工业生产和高科技领域的潜在价值。

(2)了解镁单质的还原性和重要用途。

(3)体会镁的性质对海水提镁的重要应用。

2．三维目标

(1)知识与技能

知道海水中化学元素种类的多样性；了解食盐在生活、工业中的重要应用；通过观察思考，交流研讨等教学活动，使学生认识镁单质的还原性和重要用途。

(2)过程与方法

通过查阅食盐的用途并把查阅结果在同学之间交流，提高学生查阅资料自主学习的能力和语言表达能力。通过海水提镁的条件的研究可以扩大学生的知识面，提高分析问题解决问题的能力。

(3)情感态度与价值观目标

通过对海水中化学资源的开发利用的学习，使学生认识到海洋对人类的重要性，树立对资源合理(综合)开发、利用资源意识，学会关注和珍惜自然资源。

教学分析　　　　　

1．教材分析

本节教材是在自然界中常见元素的研究基础上，对海水中多种元素的研究，是单一元素研究的综合，从认知上体现化学内容学习从简单到复杂的思想，同时将自然界化学资源对人类贡献渗透其中，成为学生学习兴趣的激发点，为后继物质性质的研究和学习起到推动和纽带的作用。把镁的用途和性质提到海水提镁之前；通过镁的广泛用途的知识支持，把镁有关化学知识和社会实际生活紧密联系起来，同时通过海水中镁资源的丰富性情景，结合教材中的交流研讨栏目——海水提镁的流程图，通过学生阅读和探讨，从原料角度分析要建立海水提镁厂的条件等方式，完成镁提取内容的教学。

2．学情分析

在本节内容学习之前，学生在知识水平方面已经学习过多种金属的性质，对镁的金属性质也已掌握。在技能水平上已经具有独立操作实验能力和初步网络检索技能；在情感体验性方面已初步具有感受讨论、合作交流学习方式对于个体发展认同，对身边的化学知识和现象有一定的关注。

教学重点、难点　　　　　

1．重点

海水提镁的原理和金属镁的性质

2．难点

海水提镁中的化学变化、镁与二氧化碳反应

教学方法　　　　　

本课主要教法：问题启发式、交流讨论法、实验探究法

难点的突破：以镁着火为问题情境，通过学生实验探究法完成镁与二氧化碳反应教学。

课前准备　　　　　

学生准备：课前分小组搜集、整理食盐工业用途资料；

教师准备：多媒体、演示实验器具和药品(镁条、已收集好的二氧化碳气体、酒精灯、火柴、坩埚钳等)

板书设计　　　　　

一、海水中的元素

1．氯碱工业

2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

二、镁

1．镁的用途

2．镁的提取

Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓

Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O

MgCl2Mg＋Cl2↑

3．镁的性质

2Mg＋CO22MgO＋C

情景导入　　　　　

导入设计一

【新闻资料】

山东全力打造半岛蓝色经济区

资料1：据山东省政府介绍，1月4日，国务院以国函〔2011〕1号文件批复《山东半岛蓝色经济区发展规划》，这是“十二五”开局之年第一个获批的国家发展战略，也是我国第一个以海洋经济为主题的区域发展战略。这标志着山东半岛蓝色经济区建设正式上升为国家战略，成为国家海洋发展战略和区域协调发展战略的重要组成部分。依据《规划》，山东半岛蓝色经济区的战略定位是：建设具有较强国际竞争力的现代海洋产业集聚区、具有世界先进水平的海洋科技教育核心区、国家海洋经济改革开放先行区和全国重要的海洋生态文明示范区。

资料2：山东省是海洋大省，海岸线长3 000多公里，占全国的1/6。拥有海湾200余处，其中优良港湾70余处，海岸2/3以上为基岩质港湾式海岸，是我国长江口以北具有深水大港预选港址最多的岸段。

【问题思考】你知道山东半岛蓝色经济区的开发内容吗？你对海洋有哪些认识呢？

【设计思路】山东半岛蓝色经济区发展规划是我们山东省的重大发展项目，以此信息资料导入新课可提高学生对国家政策的关注，增强社会责任感。同时又引出海洋知识，进入新课的教学。

导入设计二

【图片展示】向学生展示晒盐场，氯碱工业及其他海洋化工业的图片

【讨论互动】你对现代海洋工业有哪些了解呢？

【设计思路】通过展示海洋资源的实际开发应用，使学生认识到海洋对人类的重要性，引发探索海洋知识的兴趣。

【板书】一、海水——化学元素的宝库

【指导阅读】阅读P95～P97第一部分：海水——化学元素宝库。

【资料在线】资料1：海水中所含有的元素大部分以盐的形式存在。整个海洋中，溶解的盐类物质达5×1017t。如果把这些盐类物质全部提取出来，均匀地铺在陆地表面，会形成150米厚的盐层。(其中氯化钠占80%以上)

资料2：食盐的作用：人体必需的物质，对人体的血液循环和新陈代谢都有着重要作用。人体缺盐会感到头晕、全身无力等，但过多摄入又会引发肾脏疾病和高血压等。(成人每天2～6 g为最佳)

【设计思路】通过以上资料向学生展示，海洋元素在人们日常生活中的重要作用。

【学生阅读后回答】海水中共含有80多种元素，这些元素大部分以盐的形式存在，它们在海水中的含量差异很大，根据每升海水中的含量分为常量元素和微量元素。

人类通过海水晒盐从海水中提取食盐，食盐不仅是常用的调味品，是人体必需的物质，更被誉为“化学工业之母”。

【交流分享】 食盐的用途(学生课前分组收集资料，各组代表汇报整理的资料，进行交流)

【设计思路】提高学生查阅资料自主学习的能力和语言表达能力。

【老师总结】教师点评并简单介绍氯碱工业。

【板书】氯碱工业2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

推进新课　　　　　

【联想质疑】正是由于NaCl的存在，使得海水较咸，但尝过海水的人都知道，海水不仅咸而且还苦，看来海水中除了含有氢、氧、钠、氯元素外，一定还含有其他元素。那么，海水中还含有哪些元素呢？它们在海水中是以什么形式存在的？它们在海水中的含量如何？

【教师陈述】海水经过晒盐后，其母液(苦卤)中含有很多其他经济价值很高的元素，所以我们要充分利用，不能丢弃，其中镁就是一种。

【板书】二、镁

【投影展示】海水中部分元素浓度图

海水中镁的含量一般为1.28 g/L，属常量元素，总储量约为1.8×1015 t。

海水中部分元素浓度图

【讨论互动】 海水中有如此丰富的镁资源，那么金属镁在我们社会中有哪些重要的用途和性质呢？

学生根据金属的性质及对镁的了解，讨论并预测镁的用途，最后分享讨论结果。

【设计思路】类比已学过的金属的性质预测镁的性质，使学生能够灵活应用研究物质性质的基本程序，并提高概括总结的能力。

【板书】1.镁的用途

【投影展示】由镁合金构成的门窗、自行车、相机外壳、体育运动器材、飞机外壳、汽车外壳的图片。

【问题思考】镁被誉为“国防金属”，有如此重要的用途，人类是如何从海水中提取它的呢？

【板书】2.海水中提镁

【指导阅读】阅读P98第二部分：镁和海水提镁

【交流研讨】

1．简述海水提镁的基本方法和工业流程，并简要绘制工业流程图。

2．海水提镁要用到海滩上的贝壳。那么，贝壳在生产流程中起什么作用？其主要成分发生了怎样的化学变化？

3．从海水中的镁离子到金属镁，经历了哪些化学变化？

4．在用上述方法提镁的过程中，采取了哪些措施来提高经济效益？这对你有什么启示？

【设计思路】通过交流讨论学生能够清晰地掌握海水提镁的过程。

【讨论作答】

1．海水提镁最基本的方法就是往海水里加碱，得到氢氧化镁沉淀，将沉淀分离出来后再加入盐酸把它变成氯化镁；之后，经过滤、干燥、电解，就可得到氯化镁。

2．贝壳起到提供碱——消石灰的作用。主要成分发生的化学变化有：

CaCO3CaO＋CO2↑　　　　CaO＋H2O===Ca(OH)2

3．经历的化学变化有：

Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓

Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O

MgCl2Mg＋Cl2↑

4．(1)就地取材——利用海滩上的贝壳

(2)节约原料——循环利用氯元素

【交流研讨】结合原理流程图思考从原料角度分析建立海水提镁厂需要什么条件？电解MgCl2产生的Cl2如何处理？

【设计思路】通过海水提镁的条件的研究可以扩大学生的知识面，提高分析问题解决问题的能力和语言表达能力，并提高环保意识。

【学生回答】

1．原料方面——盐场，这样母液(苦卤)很多，晒盐后，镁离子的浓度又高；海边贝壳很多，可以生产石灰。

2．从工业生产成本角度来说，生产氢氧化钙的原料来源广(石灰石、贝壳等)，可用贝壳制石灰，那肯定比氢氧化钠价格便宜，因为我们刚才学过氢氧化钠用电解法制取，肯定贵，所以碱选用石灰乳。

3．Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O所需的盐酸，可以在提镁工厂加个氯碱工艺，把生成的氢气、氯气转化为盐酸：H2＋Cl2===2HCl。电解MgCl2产生的Cl2可以回收用来制备盐酸。

4．我们还要考虑一些其他因素。比如环境问题，一个工厂多少会对环境产生影响；比如技术设备问题、运输问题、电力供应问题。

【问题思考】根据初中阶段学习的镁的性质及刚才所研讨的镁的用途，我们能够总结出镁的哪些性质呢？

【板书】3.镁的性质

物理性质：质轻、纯镁强度小

化学性质：可燃性、还原性

【联想质疑】镁能在氧气中剧烈燃烧，假如某一储镁库房着火，能否用泡沫灭火器灭火？若不能，镁着火了如何扑灭呢？

【设计思路】引发学生的认知冲突，激发学生的探究欲望。

【学生回答】能或不能(已预习)

【实验验证】金属镁在二氧化碳中燃烧

【观察思考】仔细观察实验现象，并根据观察结果预测产物，分析反应中镁和二氧化碳所体现出的性质。

【板书】2Mg＋CO22MgO＋C

【讨论互动】镁着火了可以采用哪些方式扑灭？

【学生回答】镁能与二氧化碳反应放热，且生成可燃性的碳，所以不能用泡沫灭火器。

镁虽然在常温下不与水反应，但是加热条件下能发生反应，且放出可燃性的氢气，所以也不能用水灭火。

镁着火可以直接用沙子扑灭。

课堂小结　　　　　

今天我们了解了海水中的一些化学元素，并且初步了解了食盐的工业用途——氯碱工业，重点学习了镁的性质和海水提镁原理，下节课我们继续了解海水中的元素宝藏。

教学反思 　　　　　

本节课以镁的用途和性质及海水提镁为主线，课堂亮点有以下几点：

1．能整体认识镁的化学性质和主要用途。

2．提高了学生搜集资料、观察实验、记录现象、整理、分析、小结的能力。

3．通过对海水提镁条件的探讨，在学生中渗透了绿色化学的思想，提高环保意识。

4．通过对海水中化学资源的开发利用的学习，使学生认识到海洋对人类的重要性，树立了对资源合理(综合)开发、利用资源意识，学会关注和珍惜自然资源。

在课程实施过程中，学生思维活跃，积极而投入，思维不断碰撞，比较好地落实了教学目标。但由于学生对海洋化学的高科技领域了解较少，所以课堂讨论互动环节没能使得知识面大力拓展。针对这种情况下一步多为学生提供一些探索领域，拓宽知识面，加深对化学前沿的了解，提高学习化学的兴趣。

课堂作业　　　　　

1．下列方案符合“绿色化学”要求的是(　　)。

A．MgMg(NO3)2

B．MgMgCl2Mg(OH)2Mg(NO3)2

C．MgMgOMg(NO3)2

D．MgMgSO4Mg(NO3)2

答案：C

2．把等质量的金属镁分别放在①纯O2中　②氮气中　③CO2气体中完全燃烧得到固体物质的质量分别为W1、W2、W3，三者的大小关系是(　　)。

A．W1>W2>W3

B．W1＝W2＝W3

C．W3>W1>W2

D．W3>W2>W1

答案：C