2.5 物质的转化（三） 金属冶炼 教案

第三章第5节物质的转化（三）——金属冶炼
教学设计
1、
教学目标：
※知识与技能
1、通过对氢气还原氧化铜实验现象的预测、实验操作要点的讨论、演示实验观察，让95%的学生能准确说出实验原理、现象和操作要点。
2、通过小组合作学习——从得失氧角度分析氢气还原氧化铜实验，使80%的学生能辨析“还原反应
氧化反应”
“还原性
氧化性”“还原剂
氧化剂”三组相对立的概念
※过程与方法
1、通过小组活动“利用CuO、H2SO4
、Fe设计制取铜的方案”及对方案的验证，使80%的学生能归纳出金属冶炼的两大途径——湿法还原和火法还原；梳理完善金属的转化规律。
2、利用鸿合i学软件大屏同步观察氢气还原氧化铜实验，使90%学生体会观察要有目的性、顺序性，发展学生精细观察能力。
3、通过讨论、知识迁移运用，开展寻找替代氢气的还原剂的探究活动，通过分组微型实验——碳还原氧化铜，验证假设，发展学生在新情境中运用知识解决问题的能力，形成科学的思维方法。
※情感、态度与价值观
1、通过了解铜的用途，铜、铁两种金属冶炼原理，使学生树立珍惜资源的情感。
2、通过演示实验观察和分组实验操作，认识正确的实验方法对实验成功的价值。
3、通过课内探究，进一步提高对科学探究和动手实践的兴趣。
二、教学重难点：
1、教学重点：氢气还原氧化铜实验原理和操作要点。
2、教学难点：“还原反应
氧化反应”
“还原性
氧化性”“还原剂
氧化剂”三组相对立的概念的辨析；探究并验证替代氢气的还原剂。
三、教学流程：
四、板书设计：
五、教学过程：
（一）了解铜的用途，引入新课
铜广泛用于导线、家电、建筑、交通行业，专家预计2018年全球范围铜产量2040万吨，近年蓬勃发展的电动汽车对铜的需求比传统内燃机汽车多出四、五倍，全球铜产量在未来几年或将飙升，预计2027年将达2800万吨。用途广泛的铜在自然界中主要以化合物的形式存在，孔雀石是常见的铜矿石，主要成分是碱式碳酸铜，加热会分解成氧化铜，这节课我们一起学习利用氧化铜制取单质铜
（二）新课展开
环节1：小组合作利用CuO、H2SO4
、Fe设计制取铜的方案
结合前面所学的金属转化规律，小组合作利用CuO、H2SO4
、Fe设计制取铜的方案，并在任务单上写出相关化学方程式，并试试看能否设计多种方案。
学生方案交流：
方案1：CuO
+
H2SO4
===
CuSO4
+
H2O，Fe+
CuSO4
===
Cu
+
FeSO4
归纳：总结湿法炼铜
方案2：Fe
+
H2SO4
===
FeSO4
+
H2↑，H2
+
CuO
===
Cu
+
H2O
引导：这是一种全新的实验方案，是否可行，我们通过实验验证。
环节2：师生共议操作要点，观察并描述氢气还原氧化铜实验
（1）在开始实验前请思考以下三个问题：1.请预测氢气还原氧化铜实验将观察到的现象
；2.实验装置分氢气制取装置和加热还原氧化铜装置两部分，搭建加热固体装置时要注意哪些？3.根据提供的资料，实验操作时要注意哪些？
（2）教师演示氢气还原氧化铜+利用鸿合i学软件大屏同步直播实验
演示过程中通过师生讨论解决：
氢气还原氧化铜，为什么试管口要略向下倾斜？（防止生成的水倒流）
②导管为什么要伸到试管底部（让氢气与氧化铜充分接触）
③在实验前氢气为什么要验纯？（氢气是可燃性气体，不纯时气体加热或点燃容易爆炸）
④实验开始时，为什么要先通氢气后加热？(防止氢气与空气混合加热时试管爆裂)
⑤实验结束后，为什么要先停止加热后停止通氢气？（防止生成的灼热的铜再次被空气中的氧气氧化）
（3）描述实验现象并小结归纳实验操作要点
黑色物质变成亮红色，试管中出现水雾，说明氧化铜还原成铜并生成水，实验中氢气要“早出晚归”。
环节3：小组合作从得失氧的角度分析氢气还原氧化铜实验
师生、生生交流并归纳总结：
氢气能夺取氧化铜中的氧，使氧化铜还原成金属单质铜，氧化铜中氧被夺取的反应叫还原反应，具备从氧化铜中夺氧的能力叫做还原性，具有还原性的物质叫做还原剂，氢气是一种还原剂。
环节4：探究通过微型实验验证碳能还原氧化铜
思考：实验验证氢气能还原氧化铜，但是氢气制取不太方便，还有其他物质能替代它，作为还原剂吗？
引导：氢气能在氧气中燃烧，具备与氧结合的能力，这是它能成为还原剂的本质原因。回忆一下，之前在学习氧气性质实验时，哪些非金属单质能在氧气中燃烧？
师生、生生讨论得出：碳、
学生分组微型实验验证碳能还原氧化铜
小结：碳能还原氧化铜生成二氧化碳，也是还原剂。
环节5：迁移运用新知理论探讨一氧化碳还原氧化铜
思考：二氧化碳通过灼热的炭，生成一氧化碳，化学方程式C
+
CO2
===
2CO
，请找出还原剂、氧化剂。
思考：反应生成的CO还能做还原剂吗？为什么？
CO能与氧结合生成二氧化碳，所以作为还原剂。
师生、生生运用氢气还原氧化铜实验操作要点讨论交流达成共识：
①CO是有毒气体，可以通过燃烧理尾气或气囊收集进行再利用。
②先通CO排尽空气防止爆炸
③如果用燃烧处理CO尾气，第二盏酒精灯先点燃，确保CO不污染空气。
④实验结束时，先停止通CO直至试管冷却，防止生成的灼热的铜再次被氧气氧化。
⑤停通CO后，再熄灭第二盏酒精灯，防止CO污染空气。
环节6：学以致用，小组合作讨论高炉炼铁主要原理
铁的应用也非常广泛，这是炼铁的高炉，从顶部加入铁矿石（主要成分Fe2O3）,焦炭（主要成分C），从中部鼓入热空气，请写出C、O2
、Fe2O3三种物质可能发生大的化学反应。
学生小组讨论结果展示、交流达成共识：
高炉中发生很复杂的化学变化，CO气体能以铁矿石充分接触，还原效率高，因此以CO还原氧化铁为主。
环节7：归纳小结金属冶炼的两种方法：湿法还原和火法还原。
（三）巩固提升，完善金属的转化规律
1、课堂练习（略）
2、梳理完善金属的转化规律如图：
（四）学以致用，利用金属的转化规律设计实验清洗附着在W管壁的铜
实验结束后，老师请创新实验社团成员清洗W管，以备下次实验使用。小宇用水冲洗W管，发现管壁上附着的铜，无法用水冲洗掉，请你根据所学的金属转化规律设计实验去除管壁的铜，并写出相应的操作步骤和化学方程式。
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