高三化学一轮复习公开课《第14讲 铜 金属材料，金属冶炼》教学设计

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高三一轮复习 第14讲 铜 金属材料，金属冶炼 教案
（人教版2019必修1/必修2 金属及其化合物、化学与自然资源的开发利用）
一、教材及学情分析
教材分析
本课时属于高三一轮复习“金属及其化合物”的总结拓展模块，对应人教版2019必修1第三章“金属及其化合物”中铜的性质、必修2第四章“化学与自然资源的开发利用”中金属冶炼的核心内容，是金属元素周期律应用的具体落地。本复习课聚焦高考命题的“真实工业情境-性质应用-冶炼流程”综合逻辑，将铜及其化合物的性质、常见金属材料（铁合金、铝合金、铜合金）的组成与性能、金属冶炼的原理与流程进行体系化整合，通过模型构建、真题情境拆解，帮助学生建立“金属性质→材料应用→工业冶炼”的完整认知链条。本课时的复习既巩固了金属元素的核心性质规律，又强化了化学与工业生产的关联，贴合《普通高中化学课程标准（2022年版）》中“证据推理与模型认知”“科学态度与社会责任”等核心素养的培养要求。
学情分析
学生为高三年级，已掌握铜的基础性质与金属冶炼的基本原理，但面对高考中“工业生产情境下铜的转化逻辑、金属材料的性能与应用匹配、陌生金属的冶炼方法推导”等高频难点时，难以精准关联金属性质与工业应用、忽略材料性能与组成的关联、对冶炼流程中的反应逻辑理解不足。为帮助学生克服这些困难，教师采用“工业情境驱动-模型构建-真题迁移”的教学逻辑，将抽象金属性质融入具体工业任务中，提升学生的知识迁移与综合应用能力。
二、教学目标
结合《普通高中化学课程标准（2022年版）》及高三一轮复习的核心要求，围绕化学学科核心素养制定如下教学目标：
1. 宏观辨识与微观探析：从铜的原子结构（最外层1个电子，可形成+1、+2价）出发，认知宏观化学性质（铜的还原性、+2价铜离子的氧化性），建立“微观结构-宏观性质-材料应用-工业冶炼”的递进认知，深化“结构决定性质，性质决定用途”的核心逻辑。
2. 证据推理与模型认知：构建“金属元素分析模型”（结构-性质-材料-冶炼），基于工业情境中的数据、反应等证据，准确推导铜及其化合物的转化产物、分析金属材料的性能与应用、推导陌生金属的冶炼方法，提升逻辑推导与问题解决能力。
3. 科学探究与创新意识：通过对铜的工业冶炼流程的拆解与小组探究，合作分析工业应用中的性质迁移、复杂转化逻辑，培养从工业情境中提取证据、推导反应原理的探究能力。
4. 科学态度与社会责任：了解铜及其化合物、金属材料在工业生产（如电子工业、航天材料）、科技发展中的应用价值，认识金属冶炼对推动社会发展的重要意义，增强科学服务社会的责任意识。
三、教学重难点
教学重点
铜及其化合物的核心性质：
铜的单质性质：+1、+2价，还原性，与氧气、酸、盐溶液的反应（，，）
铜的化合物性质：CuO（黑色，碱性氧化物）、Cu(OH) （蓝色，不溶性碱）、CuSO ·5H O（蓝色晶体，胆矾）、Cu O（砖红色，还原性）
转化逻辑：，
常见金属材料的组成与性能：
铁合金：碳钢（含C量0.03%~2%，硬度大）、合金钢（如不锈钢，含Cr、Ni，抗腐蚀）
铝合金：Al-Mg合金（密度小，强度高，常用于航天材料）
铜合金：青铜（Cu-Sn合金，强度高，抗腐蚀）、黄铜（Cu-Zn合金，耐磨）
金属冶炼的原理与流程：
原理：利用氧化还原反应将金属从其化合物中还原出来
冶炼方法：热分解法（如Hg、Ag）、热还原法（如Fe、Cu）、电解法（如Na、Mg）
铜的工业冶炼：黄铜矿（CuFeS ）冶炼法（铜精矿→焙烧→冰铜→转炉吹炼→电解精炼）
教学难点
铜的化合物的转化逻辑：如的反应逻辑、的分解原理
金属材料的性能与组成的关联：如不锈钢中Cr、Ni的作用，铜合金中添加元素的影响
陌生金属的冶炼方法推导：如基于金属活动性顺序选择合适的冶炼方法
四、教学设计
教学过程 时间分配 教师活动 学生活动 设计意图
导入环节：真实工业情境任务驱动 5分钟 1. 展示铜冶炼工厂的生产现场图、电子设备中的铜部件、航天飞机的铝合金部件，提出真实任务：“（1）为什么铜能作为电子设备的导电材料？（2）工业中如何从黄铜矿中冶炼铜？（3）航天飞机使用铝合金的原因是什么？”
2. 提出问题链：
① 铜的性质如何决定其作为电子设备的导电材料？
② 金属的活动性如何决定其冶炼方法？
③ 金属材料的性能与组成有何关联？
3. 梳理学生的初步回答，提炼出“导电性、还原性、热还原法、合金性能”等关键词，引出本节课主题：构建金属元素分析模型，突破铜、金属材料与金属冶炼的高考综合题。 1. 认真观察情境图片，结合已有知识思考问题链
2. 举手发言，分享自己对铜、金属材料、金属冶炼的理解
3. 明确本节课的复习目标：掌握铜及其化合物的性质、常见金属材料的组成与性能、金属冶炼的原理与流程，解决高考综合问题。 1. 以真实工业情境导入，贴合高三复习的“理论-应用”结合需求，激发学生的学习主动性
2. 通过问题链将抽象金属性质转化为具体工业任务，明确复习方向
3. 建立“真实工业情境-高考核心考点”的直接关联
讲授环节一：铜及其化合物的结构-性质-转化模型构建 12分钟 1. 构建“铜的结构-性质-转化”模型：
（1）原子结构：铜的原子序数为29，电子排布为2,8,18,1，最外层1个电子，易失去电子形成+1价（Cu ）或+2价（Cu ），+2价更稳定，铜具有还原性，+2价铜离子具有氧化性
（2）铜的单质性质：
① 与氧气反应：常温下生成铜绿（Cu (OH) CO ），加热生成CuO（）
② 与酸反应：不与非氧化性酸反应，与浓H SO 、浓HNO 、稀HNO 反应（，）
③ 与盐溶液反应：与Fe 、Ag 等反应（，）
（3）铜的化合物性质：
① CuO：黑色固体，碱性氧化物，与酸反应生成Cu 和H O（）
② Cu(OH) ：蓝色固体，不溶性碱，与酸反应生成Cu 和H O，加热分解生成CuO和H O（）
③ CuSO ·5H O：蓝色晶体（胆矾），加热失去结晶水变为白色CuSO 粉末，遇水变蓝（可用于检验水的存在）
④ Cu O：砖红色固体，还原性，与酸反应生成Cu和Cu （）
（4）转化逻辑：，
2. 强调：铜的核心性质是+2价的稳定性，转化逻辑围绕+2价的生成与还原展开，所有性质与应用均源于原子结构的差异 1. 跟随教师梳理，在笔记本上绘制铜的结构-性质-转化模型，标注结构与性质的关联
2. 结合案例分析铜与酸、盐溶液的反应，标注反应的条件与产物
3. 思考：“为什么Cu O与酸反应会生成Cu和Cu ？”并举手发言分享思路
4. 总结铜及其化合物的核心性质与转化逻辑，重点标注结构与性质的关联、转化的反应条件。 1. 构建结构化的结构-性质-转化模型，帮助学生系统认知铜及其化合物的核心性质与转化逻辑
2. 通过特殊反应（如同Cu O与酸的歧化反应）的分析，突破高考中的高频特殊反应考点
3. 结合工业应用场景，提升学生对性质迁移的理解能力
讲授环节二：常见金属材料的组成与性能分析 10分钟 1. 构建“金属材料组成-性能-应用”模型：
（1）金属材料分类：纯金属、合金（由一种金属与其他金属或非金属熔合而成，具有金属特性）
（2）合金的性能特点：一般比纯金属的硬度大、熔点低、耐腐蚀性强（原因：合金中原子层的滑动受到阻碍，硬度增大；原子间作用力减弱，熔点降低）
（3）常见金属材料的组成与性能：
① 铁合金：碳钢（含C量0.03%~2%，硬度大，常用于机械制造）、合金钢（如不锈钢，含Cr、Ni，表面形成致密氧化膜，抗腐蚀，常用于医疗器械）
② 铝合金：Al-Mg合金（密度小，强度高，抗腐蚀，常用于航天材料、汽车轻量化）
③ 铜合金：青铜（Cu-Sn合金，强度高，抗腐蚀，常用于古代青铜器、现代齿轮）、黄铜（Cu-Zn合金，耐磨、色泽美观，常用于阀门、饰品）
（4）性能与应用的关联：根据材料的性能选择合适的应用场景，如航天材料需要密度小、强度高，选择铝合金；医疗器械需要抗腐蚀，选择不锈钢
2. 强调：合金的性能核心是组成对结构的影响，进而影响性能，所有应用均源于性能与需求的匹配 1. 跟随教师梳理，在笔记本上绘制金属材料组成-性能-应用模型，标注组成与性能的关联
2. 结合案例分析不同金属材料的性能与应用，标注应用场景的需求
3. 思考：“为什么不锈钢具有抗腐蚀性？”并举手发言分享思路
4. 总结常见金属材料的核心性能与应用，重点标注组成与性能的关联、应用场景的需求。 1. 构建结构化的组成-性能-应用模型，帮助学生系统认知常见金属材料的核心性能与应用逻辑
2. 强调合金的性能特点与组成的关联，解决高考中金属材料性能应用的高频难点
3. 结合工业应用场景，提升学生对材料性能与需求匹配的理解能力
实践环节一：小组合作——铜的工业冶炼流程探究 8分钟 1. 将学生分成4人小组，发放“铜的工业冶炼流程探究任务单”，选取2022年新高考卷Ⅱ的工业流程真题：
“工业上从黄铜矿（CuFeS ）中冶炼铜的流程如下：
黄铜矿→焙烧→冰铜（Cu S·FeS）→转炉吹炼→粗铜→电解精炼→精铜
回答下列问题：
（1）写出黄铜矿焙烧的化学方程式（提示：生成Cu S、FeS、SO ）
（2）写出转炉吹炼中Cu S转化为Cu的化学方程式（提示：生成Cu和SO ）
（3）分析电解精炼中阳极和阴极的电极反应、电解质溶液的选择”
2. 巡回指导各小组，针对小组的疑问进行点拨，如“黄铜矿焙烧的化学方程式配平”
3. 请1个小组展示探究结果，其他小组进行补充与评价，最后教师总结：
（1）黄铜矿焙烧：
（2）转炉吹炼：
（3）电解精炼：阳极（粗铜）：（比Cu活泼的金属如Zn、Fe失电子进入溶液），阴极（精铜）：$Cu^{2+} +
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