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魯科版·化學1（必修）第三章 第四節
《海水中的化學元素：研究“海水提鎂” 初識“工藝流程”》教學設計
深圳市濱河中學 徐爽
一、設計思想
高考考綱規定“化學科命題注重測量自主學習的能力，重視理論聯系實際”。工藝流程題切合考綱要求，成為近年各地化學高考的熱點。但因其綜合性強，對學生能力要求高，所以在高一的教學中就有必要進行題型滲透，提升學生的學科素養。
本課旨在以教材P98“海水提鎂的工業流程圖”為載體，讓學生認識“工藝流程題”的同時總結出該題型的三種分析角度，即“物料流動角度”、“生產技術角度”、“經濟環保角度”。因此，我在深入挖掘該流程的前提下，以物料流動“Mg2+→ Mg(OH)2→MgCl2→Mg”為主線，從生產技術和經濟環保的角度巧妙設計問題。通過教師的啟發引導和學生對問題的深入探討，讓學生在學習相關化學知識的同時，歸納出工藝流程題的分析角度和方法，拓展學生思考問題的角度，提升學生學以致用的能力。
二、教材分析
魯科版·化學1（必修）第三章第四節海水中的元素，介紹了如何開發、利用海水中儲量較多的化學物質，通過實驗探究了它們的重要性質，并強調了它們在生產生活中的廣泛應用。在當前“一綱多本”的背景之下，人教版、蘇教版和魯科版中都涉及了“海水提鎂和海水提溴”這部分內容。教材通過介紹海水中鎂和溴的工業提取方法，將物質的性質與應用較好地統一起來，讓學生認識到化學知識對開發自然資源的重要作用，從而激發學生學習化學的興趣。
“海水提鎂和海水提溴”的內容是對化工生產過程的簡要分析，其形式與現今高考的主流題型“工藝流程題”相吻合。因此，需要教師精心設計問題，將難點層層分解，從方法上引領學生認識和分析工藝流程圖，以達到有效培養學生自主學習能力的考綱要求。
三、學情分析
在初中已經學習了酸、堿、鹽、氧化物的基本性質的基礎上，學生通過對必修1第二章中“電解質”的學習，完善了對復分解反應的認識，并通過對“氧化還原”的學習，拓寬了“物質的轉化方法”的思路。
在此之前，學生受知識儲備的限制，對工業生產接觸很少，雖然學習了一些元素化合物知識、基本理論和實驗操作，但卻缺乏理論聯系實際的經驗，不能領會化工生產中各個環節的作用。
四、教學目標
1、知識與能力
（1）從物料流動的角度，完善“物質轉化”的知識。
（2）從生產技術的角度，總結“實驗操作”的方法，掌握工業生產中富集和提純的常見方法。
（3）從經濟環保的角度，建設“優選流程”的思路。
2、過程與方法
（1）學生通過課前對教材中“海水提鎂的工業流程圖”的閱讀與思考，提升學生接受、吸收、整合化學信息的能力和自學能力。
（2）學生通過課上對“海水提鎂”流程的討論，能夠正確判斷、解釋和說明相關的問題，提升解決化學問題的能力，并從方法論的高度來總結工藝流程的分析角度，激發學生的學習潛能。
3、情感態度價值觀
（1）通過對海洋資源的介紹，提升學生對海洋權益的認識，激發學生的愛國熱情。
（1）通過對“海水提鎂工藝流程”的分析，使學生了解化學與社會、生活、生產等方面的密切聯系，增加學生學習化學的興趣。
（2）引導學生從經濟、環保角度考慮流程的可行性，有利于學生培養學生的環境保護意識。
五、教學重點
掌握“海水提鎂”工藝流程中各步的作用。從物料流動的角度，完善“物質轉化”的知識；從生產技術的角度，總結“實驗操作”的方法；從經濟環保的角度，建設“優選流程”的思路。
六、教學難點
建立從海水中提取物質要進行“富集”和“提純”的常見方法，明確工藝流程題的分析角度和方法。
七、課前準備
1、學生的學習準備：課前預習
2、教師的教學準備：制作課件、編制課堂訓練
八、教學過程
（一）創設情境導入
1、視頻欣賞。
設計意圖：通過播放視頻，領略海洋的壯美遼闊，讓學生產生對大自然的敬畏、關懷和情感。通過旁白引導學生思考“海洋是什么”，激發學生對海洋的探究興趣。
2、介紹：海洋是地球之心，地球表面70%以上的面積被海洋覆蓋。海洋資源極為豐富，是大自然賜給人類的藍色“聚寶盆”。
3、設問：中國的領土面積是多少？960萬平方公里。然而按照《聯合國海洋法公約》，中國還有350萬平方公里的領海，這卻鮮為人知。自古以來，中國的海洋意識就很淡薄，直至最近，菲律賓、越南拉攏美國介入南海，“南海爭端”日漸升級，我們才將更多的目光投向海洋。目前的海洋權益之爭，是航運和油氣的爭奪，不久的將來就將是海洋中各種元素資源的爭奪。
設計意圖：引發學生對海洋資源、特別是對海洋中各種元素資源的重視，激發學生的愛國心。
4、引導讀圖：元素周期表中的110多種元素中有80多種能在海水中找到，海水是“元素的寶庫”。從“一千克海水的化學組成示意圖”中可以看出：海水中除水外，含量最高的是Cl-和Na+。“說文解字”中就提到了“煮海為鹽”，中國海水曬鹽的歷史甚至可以追溯到四千多年前的夏朝。海水經過蒸發結晶，過濾可以得到粗鹽，剩余的母液被稱作鹵水。鎂是海水中含量第二的金屬元素。
設計意圖：介紹海水中提取粗鹽的歷史與方法，引出本課主題元素“鎂”。
5、介紹：自然界中沒有鎂單質，鎂主要以化合態的形式存在于地殼與海水中。金屬鎂是制造飛機、火箭的重要材料，有“國防金屬”的美譽。鎂合金是現代汽車等行業的首選材料，被稱為“21世紀的綠色工程材料”。目前，世界上生產的鎂有60%來自海水。這節課通過研究如何從海水中提鎂，來認識高考中的一種重要題型“工藝流程題”。
【板書】研究“海水提鎂” 初識“工藝流程”
設計意圖：通過介紹鎂的存在、用途、制備來源，引出本課主題。
（二）引導學生分析“海水提鎂”的流程，總結工藝流程題的分析角度。
1、閱讀課本，回答問題。
根據課本P98海水提鎂的工藝流程圖，分析從海水中的Mg2+到單質鎂，經歷了哪些化學變化？
【板書】Mg2+→ Mg(OH)2→MgCl2→Mg
設計意圖：從物料流動角度，確定“工藝流程”的分析線索。
2、以“Mg2+→ Mg(OH)2→MgCl2→Mg”為線索，通過對問題的探討，分析流程。
【分組討論、自由發言】問題一、哪些試劑可以實現Mg2+→Mg(OH)2的轉化？
【總結】KOH、Ca(OH)2、NaOH、Ba(OH)2、NH3 H20等可溶性堿。
設計意圖：引導學生對比反應物和生成物在組成上的區別，思考“物質轉化”的方法。
【設問思考】問題二、從工業生產的綜合角度考慮，選用哪種試劑作沉淀劑好？
堿的名稱 氫氧化鉀 氫氧化鈉 氫氧化鈣 氫氧化鋇
價格（元/噸） 6160 2300 580 3700
【總結】氫氧化鈣成本相對較低，可以得到更高的利潤。
【板書】原料廉價易得
設計意圖：引導學生關注“工業生產”中要考慮的“經濟性”。
【分組討論、自由發言】問題三、評價下列哪種方案更合理，并簡述理由。
方案1.向海水中，直接加入沉淀劑氫氧化鈣。
方案2.向海水曬鹽后得到的鹵水中，加入沉淀劑氫氧化鈣。
【總結】方案2更合理。因海水中的Mg2+的濃度很小，方案1中沉淀劑的用量大，不利于Mg2+的沉淀。方案2先將Mg2+富集，可以節省成本。
【板書】富集：蒸發濃縮
設計意圖：介紹“富集”的概念，并總結實現海水富集的操作方法：蒸發濃縮。
【設問思考】問題四、如何在海邊就地取材制備Ca(OH)2？
【動手書寫】在課本的流程上書寫CaCO3→ Ca(OH)2的化學方程式。
【學生板書方程式】
設計意圖：完善“物質轉換”的知識。
【分組討論、自由發言】問題五、將Ca(OH)2以石灰乳的形式，還是以澄清石灰水的形式，加入濃縮后的海水（鹵水）中？
【總結】由于Ca(OH)2微溶，若用澄清石灰水，會將鹵水稀釋。
設計意圖：從物質的性質考慮以何種狀態加入流程更加合理，并完善流程。
【引導思考】問題六、將海水中Mg2+→Mg(OH)2的目的。
【總結】通過生成沉淀，實現海水中的Mg2+與其它離子（Cl-、Na+、Ca2+、SO42-、K+等）的分離。
【板書】分離：沉淀過濾
設計意圖：歸納“分離提純”的操作方法。
【引導思考】問題七、能否用純堿作沉淀劑，將Mg2+轉化成沉淀，以達到分離、提純的目的。
【總結】不能。因MgCO3微溶，而CaCO3不溶。所以，CO32-可以將Ca2+沉淀分離出來，卻不能將Mg2+沉淀分離出來。
設計意圖：引導學生根據溶解性選擇合適的沉淀劑。
【引導思考】分析 Mg(OH)2→MgCl2→Mg，補充工藝流程圖。
【分組討論、自由發言】問題八、電解熔融物法可以實現鎂從+2價向0價的轉化，請分析Mg(OH)2選用鹽酸溶解，而不選用硫酸溶解或選擇加熱分解的原因。
鎂的化合物 氫氧化鎂 氧化鎂 氯化鎂 硫酸鎂
熔點（°C） 280℃時分解 2800 741 1124
【總結】降低能耗
【板書】降低能耗
設計意圖：引導學生關注“工業生產”中要考慮的“經濟性”，建設“優選流程”的思路。
【引導思考】問題九、為什么海水中已有MgCl2，我們卻要先加堿轉化為Mg(OH)2后，再加酸變回MgCl2 分析這一過程的目的。
【總結】實現Mg2+的濃縮富集與分離提純。
設計意圖：總結提取海水中物質的必要操作“富集與分離”。
【引導思考】問題十、分析流程圖中什么物質可以參與循環利用？循環利用的優點是什么？
【總結】氯氣。循環利用的優點是將生產所需的資源通過回收、再生等方法再次獲得使用價值，減少廢棄物的排放。
【板書】副產品的循環利用，減少“三廢”的排放。
設計意圖：引導學生關注“工業生產”中要考慮的“經濟性”，建設“優選流程”的思路。
3、流程回顧，學法總結。
【引導思考】基于前面的討論，總結工藝流程的分析角度。
【總結板書】物料流動：Mg2+→ Mg(OH)2→MgCl2→Mg
生產技術：富集——蒸發濃縮。分離——沉淀過濾。
經濟環保：降低能耗，副產品的循環利用，減少“三廢”的排放。
【引導學生從三個角度回顧流程】
設計意圖：歸納工藝流程題的分析角度——從物料流動的角度，完善“物質轉化”的知識；從生產技術的角度，總結“實驗操作”的方法；從經濟環保的角度，建設“優選流程”的思路。
（三）學法應用，課堂訓練（學案見附錄）
設計意圖：通過有針對性的學案設計，從物料流動、生產技術、經濟環保三個角度分析教材知識“海水提溴”的工藝流程圖，以達到鞏固所學、學以致用的目的。
九、教學反思
針對“中學生在校學習化學知識，但卻對工業生產的要求比較陌生”的問題，結合高考對學生化學素養考查的要求，本節課教學以“海水提鎂”為知識載體，對其工藝流程進行了深入地分析，使學生在充分理解知識的基礎上，更好地領會了學好化學的現實意義。此外，本課力求做到以人為本，采用任務教學法，通過問題的遞進式設置，引發學生思考，創造學生自主合作、討論探究的機會，激發學生的學習潛能，并從方法上總結和歸納工藝流程題的分析角度，有效地對學生進行了方法論的培養。
與此同時，通過本課的教學，我也發現，部分學生反映出“不能迅速而準確地抓住問題的核心與本質”、“理論聯系實際的能力較差”等問題。我想，這些問題多是由于學生長期“為考試而讀書”的功利性的學習心態所導致的。因此，在今后的教學中，教師必須要精心研究教材，讓學生明確學習課本知識與現實生活的緊密相關性，培養學生的正確的學習觀，讓學生真正學會學習、學會思考，逐步提高學生的學科素養。
附錄：
魯科版·化學必修1 第三章 第四節 海水中的元素 第二課時
《 研究“海水提鎂” 初識“工藝流程” 》課堂學案
班級 姓名 學號
茫茫大海是化學元素溴的“故鄉”，地球上99％以上的溴元素都存在于海水中，總量約為100萬億噸。“海洋元素”溴，在農業上作殺蟲劑，在工業上作燃料的防爆劑和膠卷的感光材料。溴還是一種貴重的藥品原料，可以生產許多消毒藥品，例如紅藥水就是溴與汞的有機化合物等。空氣吹出法是用于工業規模海水提溴的常用方法，其工藝流程圖如下：
1、從物料流動角度，分析流程圖中如何實現Br-向Br2的轉化，寫出對應的離子方程式 。
2、從生產技術角度，分析流程中各步的目的。
海水 鹵水（曬鹽之后） 鹵水（提取氯化鉀之后）
Br-的濃度（g/L） 0.0067 2.5-3 6
流程圖中(1)采用 、 的操作方法提取粗鹽并得到鹵水，實現了 的目的（即富集）。
鹵水中含有Br-，經過（3）→（5）后，含HBr的吸收液中仍含有Br-，分析（3）→（5）的目的是 。
流程圖中(7)的采用 、 的操作方法實現了 與 的分離。
3、從經濟、環保角度分析，選取Cl2氧化Br-的原因是 。
可將Br-氧化為Br2的常見氧化劑 Cl2 KMnO4 H2O2 Na2O2
價格（萬元/噸） 0.155 3.4 1.4 17
步驟 體現了“低排放、再利用”的原則，實現了副產物的循環利用。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品資料·第 2 頁 （共 5 頁） 版權所有@21世紀教育網

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