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鲁科版·化学1（必修）第三章 第四节
《海水中的化学元素：研究“海水提镁” 初识“工艺流程”》教学设计
深圳市滨河中学 徐爽
一、设计思想
高考考纲规定“化学科命题注重测量自主学习的能力，重视理论联系实际”。工艺流程题切合考纲要求，成为近年各地化学高考的热点。但因其综合性强，对学生能力要求高，所以在高一的教学中就有必要进行题型渗透，提升学生的学科素养。
本课旨在以教材P98“海水提镁的工业流程图”为载体，让学生认识“工艺流程题”的同时总结出该题型的三种分析角度，即“物料流动角度”、“生产技术角度”、“经济环保角度”。因此，我在深入挖掘该流程的前提下，以物料流动“Mg2+→ Mg(OH)2→MgCl2→Mg”为主线，从生产技术和经济环保的角度巧妙设计问题。通过教师的启发引导和学生对问题的深入探讨，让学生在学习相关化学知识的同时，归纳出工艺流程题的分析角度和方法，拓展学生思考问题的角度，提升学生学以致用的能力。
二、教材分析
鲁科版·化学1（必修）第三章第四节海水中的元素，介绍了如何开发、利用海水中储量较多的化学物质，通过实验探究了它们的重要性质，并强调了它们在生产生活中的广泛应用。在当前“一纲多本”的背景之下，人教版、苏教版和鲁科版中都涉及了“海水提镁和海水提溴”这部分内容。教材通过介绍海水中镁和溴的工业提取方法，将物质的性质与应用较好地统一起来，让学生认识到化学知识对开发自然资源的重要作用，从而激发学生学习化学的兴趣。
“海水提镁和海水提溴”的内容是对化工生产过程的简要分析，其形式与现今高考的主流题型“工艺流程题”相吻合。因此，需要教师精心设计问题，将难点层层分解，从方法上引领学生认识和分析工艺流程图，以达到有效培养学生自主学习能力的考纲要求。
三、学情分析
在初中已经学习了酸、碱、盐、氧化物的基本性质的基础上，学生通过对必修1第二章中“电解质”的学习，完善了对复分解反应的认识，并通过对“氧化还原”的学习，拓宽了“物质的转化方法”的思路。
在此之前，学生受知识储备的限制，对工业生产接触很少，虽然学习了一些元素化合物知识、基本理论和实验操作，但却缺乏理论联系实际的经验，不能领会化工生产中各个环节的作用。
四、教学目标
1、知识与能力
（1）从物料流动的角度，完善“物质转化”的知识。
（2）从生产技术的角度，总结“实验操作”的方法，掌握工业生产中富集和提纯的常见方法。
（3）从经济环保的角度，建设“优选流程”的思路。
2、过程与方法
（1）学生通过课前对教材中“海水提镁的工业流程图”的阅读与思考，提升学生接受、吸收、整合化学信息的能力和自学能力。
（2）学生通过课上对“海水提镁”流程的讨论，能够正确判断、解释和说明相关的问题，提升解决化学问题的能力，并从方法论的高度来总结工艺流程的分析角度，激发学生的学习潜能。
3、情感态度价值观
（1）通过对海洋资源的介绍，提升学生对海洋权益的认识，激发学生的爱国热情。
（1）通过对“海水提镁工艺流程”的分析，使学生了解化学与社会、生活、生产等方面的密切联系，增加学生学习化学的兴趣。
（2）引导学生从经济、环保角度考虑流程的可行性，有利于学生培养学生的环境保护意识。
五、教学重点
掌握“海水提镁”工艺流程中各步的作用。从物料流动的角度，完善“物质转化”的知识；从生产技术的角度，总结“实验操作”的方法；从经济环保的角度，建设“优选流程”的思路。
六、教学难点
建立从海水中提取物质要进行“富集”和“提纯”的常见方法，明确工艺流程题的分析角度和方法。
七、课前准备
1、学生的学习准备：课前预习
2、教师的教学准备：制作课件、编制课堂训练
八、教学过程
（一）创设情境导入
1、视频欣赏。
设计意图：通过播放视频，领略海洋的壮美辽阔，让学生产生对大自然的敬畏、关怀和情感。通过旁白引导学生思考“海洋是什么”，激发学生对海洋的探究兴趣。
2、介绍：海洋是地球之心，地球表面70%以上的面积被海洋覆盖。海洋资源极为丰富，是大自然赐给人类的蓝色“聚宝盆”。
3、设问：中国的领土面积是多少？960万平方公里。然而按照《联合国海洋法公约》，中国还有350万平方公里的领海，这却鲜为人知。自古以来，中国的海洋意识就很淡薄，直至最近，菲律宾、越南拉拢美国介入南海，“南海争端”日渐升级，我们才将更多的目光投向海洋。目前的海洋权益之争，是航运和油气的争夺，不久的将来就将是海洋中各种元素资源的争夺。
设计意图：引发学生对海洋资源、特别是对海洋中各种元素资源的重视，激发学生的爱国心。
4、引导读图：元素周期表中的110多种元素中有80多种能在海水中找到，海水是“元素的宝库”。从“一千克海水的化学组成示意图”中可以看出：海水中除水外，含量最高的是Cl-和Na+。“说文解字”中就提到了“煮海为盐”，中国海水晒盐的历史甚至可以追溯到四千多年前的夏朝。海水经过蒸发结晶，过滤可以得到粗盐，剩余的母液被称作卤水。镁是海水中含量第二的金属元素。
设计意图：介绍海水中提取粗盐的历史与方法，引出本课主题元素“镁”。
5、介绍：自然界中没有镁单质，镁主要以化合态的形式存在于地壳与海水中。金属镁是制造飞机、火箭的重要材料，有“国防金属”的美誉。镁合金是现代汽车等行业的首选材料，被称为“21世纪的绿色工程材料”。目前，世界上生产的镁有60%来自海水。这节课通过研究如何从海水中提镁，来认识高考中的一种重要题型“工艺流程题”。
【板书】研究“海水提镁” 初识“工艺流程”
设计意图：通过介绍镁的存在、用途、制备来源，引出本课主题。
（二）引导学生分析“海水提镁”的流程，总结工艺流程题的分析角度。
1、阅读课本，回答问题。
根据课本P98海水提镁的工艺流程图，分析从海水中的Mg2+到单质镁，经历了哪些化学变化？
【板书】Mg2+→ Mg(OH)2→MgCl2→Mg
设计意图：从物料流动角度，确定“工艺流程”的分析线索。
2、以“Mg2+→ Mg(OH)2→MgCl2→Mg”为线索，通过对问题的探讨，分析流程。
【分组讨论、自由发言】问题一、哪些试剂可以实现Mg2+→Mg(OH)2的转化？
【总结】KOH、Ca(OH)2、NaOH、Ba(OH)2、NH3 H20等可溶性碱。
设计意图：引导学生对比反应物和生成物在组成上的区别，思考“物质转化”的方法。
【设问思考】问题二、从工业生产的综合角度考虑，选用哪种试剂作沉淀剂好？
碱的名称 氢氧化钾 氢氧化钠 氢氧化钙 氢氧化钡
价格（元/吨） 6160 2300 580 3700
【总结】氢氧化钙成本相对较低，可以得到更高的利润。
【板书】原料廉价易得
设计意图：引导学生关注“工业生产”中要考虑的“经济性”。
【分组讨论、自由发言】问题三、评价下列哪种方案更合理，并简述理由。
方案1.向海水中，直接加入沉淀剂氢氧化钙。
方案2.向海水晒盐后得到的卤水中，加入沉淀剂氢氧化钙。
【总结】方案2更合理。因海水中的Mg2+的浓度很小，方案1中沉淀剂的用量大，不利于Mg2+的沉淀。方案2先将Mg2+富集，可以节省成本。
【板书】富集：蒸发浓缩
设计意图：介绍“富集”的概念，并总结实现海水富集的操作方法：蒸发浓缩。
【设问思考】问题四、如何在海边就地取材制备Ca(OH)2？
【动手书写】在课本的流程上书写CaCO3→ Ca(OH)2的化学方程式。
【学生板书方程式】
设计意图：完善“物质转换”的知识。
【分组讨论、自由发言】问题五、将Ca(OH)2以石灰乳的形式，还是以澄清石灰水的形式，加入浓缩后的海水（卤水）中？
【总结】由于Ca(OH)2微溶，若用澄清石灰水，会将卤水稀释。
设计意图：从物质的性质考虑以何种状态加入流程更加合理，并完善流程。
【引导思考】问题六、将海水中Mg2+→Mg(OH)2的目的。
【总结】通过生成沉淀，实现海水中的Mg2+与其它离子（Cl-、Na+、Ca2+、SO42-、K+等）的分离。
【板书】分离：沉淀过滤
设计意图：归纳“分离提纯”的操作方法。
【引导思考】问题七、能否用纯碱作沉淀剂，将Mg2+转化成沉淀，以达到分离、提纯的目的。
【总结】不能。因MgCO3微溶，而CaCO3不溶。所以，CO32-可以将Ca2+沉淀分离出来，却不能将Mg2+沉淀分离出来。
设计意图：引导学生根据溶解性选择合适的沉淀剂。
【引导思考】分析 Mg(OH)2→MgCl2→Mg，补充工艺流程图。
【分组讨论、自由发言】问题八、电解熔融物法可以实现镁从+2价向0价的转化，请分析Mg(OH)2选用盐酸溶解，而不选用硫酸溶解或选择加热分解的原因。
镁的化合物 氢氧化镁 氧化镁 氯化镁 硫酸镁
熔点（°C） 280℃时分解 2800 741 1124
【总结】降低能耗
【板书】降低能耗
设计意图：引导学生关注“工业生产”中要考虑的“经济性”，建设“优选流程”的思路。
【引导思考】问题九、为什么海水中已有MgCl2，我们却要先加碱转化为Mg(OH)2后，再加酸变回MgCl2 分析这一过程的目的。
【总结】实现Mg2+的浓缩富集与分离提纯。
设计意图：总结提取海水中物质的必要操作“富集与分离”。
【引导思考】问题十、分析流程图中什么物质可以参与循环利用？循环利用的优点是什么？
【总结】氯气。循环利用的优点是将生产所需的资源通过回收、再生等方法再次获得使用价值，减少废弃物的排放。
【板书】副产品的循环利用，减少“三废”的排放。
设计意图：引导学生关注“工业生产”中要考虑的“经济性”，建设“优选流程”的思路。
3、流程回顾，学法总结。
【引导思考】基于前面的讨论，总结工艺流程的分析角度。
【总结板书】物料流动：Mg2+→ Mg(OH)2→MgCl2→Mg
生产技术：富集——蒸发浓缩。分离——沉淀过滤。
经济环保：降低能耗，副产品的循环利用，减少“三废”的排放。
【引导学生从三个角度回顾流程】
设计意图：归纳工艺流程题的分析角度——从物料流动的角度，完善“物质转化”的知识；从生产技术的角度，总结“实验操作”的方法；从经济环保的角度，建设“优选流程”的思路。
（三）学法应用，课堂训练（学案见附录）
设计意图：通过有针对性的学案设计，从物料流动、生产技术、经济环保三个角度分析教材知识“海水提溴”的工艺流程图，以达到巩固所学、学以致用的目的。
九、教学反思
针对“中学生在校学习化学知识，但却对工业生产的要求比较陌生”的问题，结合高考对学生化学素养考查的要求，本节课教学以“海水提镁”为知识载体，对其工艺流程进行了深入地分析，使学生在充分理解知识的基础上，更好地领会了学好化学的现实意义。此外，本课力求做到以人为本，采用任务教学法，通过问题的递进式设置，引发学生思考，创造学生自主合作、讨论探究的机会，激发学生的学习潜能，并从方法上总结和归纳工艺流程题的分析角度，有效地对学生进行了方法论的培养。
与此同时，通过本课的教学，我也发现，部分学生反映出“不能迅速而准确地抓住问题的核心与本质”、“理论联系实际的能力较差”等问题。我想，这些问题多是由于学生长期“为考试而读书”的功利性的学习心态所导致的。因此，在今后的教学中，教师必须要精心研究教材，让学生明确学习课本知识与现实生活的紧密相关性，培养学生的正确的学习观，让学生真正学会学习、学会思考，逐步提高学生的学科素养。
附录：
鲁科版·化学必修1 第三章 第四节 海水中的元素 第二课时
《 研究“海水提镁” 初识“工艺流程” 》课堂学案
班级 姓名 学号
茫茫大海是化学元素溴的“故乡”，地球上99％以上的溴元素都存在于海水中，总量约为100万亿吨。“海洋元素”溴，在农业上作杀虫剂，在工业上作燃料的防爆剂和胶卷的感光材料。溴还是一种贵重的药品原料，可以生产许多消毒药品，例如红药水就是溴与汞的有机化合物等。空气吹出法是用于工业规模海水提溴的常用方法，其工艺流程图如下：
1、从物料流动角度，分析流程图中如何实现Br-向Br2的转化，写出对应的离子方程式 。
2、从生产技术角度，分析流程中各步的目的。
海水 卤水（晒盐之后） 卤水（提取氯化钾之后）
Br-的浓度（g/L） 0.0067 2.5-3 6
流程图中(1)采用 、 的操作方法提取粗盐并得到卤水，实现了 的目的（即富集）。
卤水中含有Br-，经过（3）→（5）后，含HBr的吸收液中仍含有Br-，分析（3）→（5）的目的是 。
流程图中(7)的采用 、 的操作方法实现了 与 的分离。
3、从经济、环保角度分析，选取Cl2氧化Br-的原因是 。
可将Br-氧化为Br2的常见氧化剂 Cl2 KMnO4 H2O2 Na2O2
价格（万元/吨） 0.155 3.4 1.4 17
步骤 体现了“低排放、再利用”的原则，实现了副产物的循环利用。
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