浙教版九年级上第二章第二节物质转化的规律(教案)(第２课时)[下学期]

第二课时
（二）金属化合态 金属游离态
方法一：碳与金属氧化物在高温下反应，碳能夺取金属氧化物中的氧。
实验：碳与氧化铜的反应
指导学生观察思考：石灰水发生了什么变化？试管里的粉未发生了什么变化？在反应中生成了什么物质？
现象：加热一段时间后，发现试管壁出现（亮红色、有金属光泽的铜），澄清石灰水变（浑浊），说明（碳和氧化铜发生了化学变化）。
木炭跟氧化铜反应，生成了（铜）和（二氧化碳）
化学方程式：C + 2CuO CO2 ↑+ 2Cu
提问：木炭还原氧化铜的反应条件是什么？它属于什么反应类型？
讲解：反应中，碳得氧生成二氧化碳，氧化铜失氧生成铜。在这个反应中，木炭夺取了氧化铜中的氧生成二氧化碳，木炭是还原剂，具有还原性。氧化铜失去了氧被还原为铜。
方法二：CO夺取金属氧化物中的氧
化学方程式：
C + CO2 2CO CO +CuO Cu + CO2
方法三：氢气也能将金属氧化物变成游离态金属
补充：
讲述：我们在点燃氢气前必须先验纯，因为空气中混有氢气的体积占总体积的4%～74.2%，点燃时就会爆炸，这个范围叫爆炸极限。！
[演示] 课本中点燃氢气与空气的混合气实验。
现象：发出“砰”的一声巨响，爆炸的气浪反小筒高高掀起。说明不纯的氢气点燃会发生爆炸。
分析：点燃前，纸筒内是纯净的氢气。拿掉小孔上的纸团，点燃。此时是纯净的氢气在空气中燃烧。但随着反应的继续，氢气越来越少，筒内压强降低，空气便进入筒内。此时筒内是氢气和氧气的混合气。由于大量氢气分子和氧气分子接触，反应时在短时间内放出大量热。如果是一个广口容器，那么气体冲出容器、发生爆鸣。如果是一个密闭或小口容器，就会发生爆炸。
[提问] 如何验纯呢？
[演示]用排水法收集一小试管氢气，用拇指堵住，移近火焰，移开拇指点火。结合实验说明如何为纯或不纯。
[提问] 如果氢气不纯，可否用同一支试管立即再收集一管氢气验纯？
[讲述] 刚试验过的试管内，火焰可能没有完全熄灭，如果立即用此试管去收集氢气，可能会把氢气发生器内的氢气引燃，造成爆炸。所以，应先用拇指堵住管口一会儿，使火熄灭。
实验：1、观察孔雀石（主要成分为碱式碳酸铜）的颜色：________________________
2、把少量孔雀石粉末置于大试管，用酒精灯高温加热约15分钟。用湿润的pH试纸贴在试管壁上观察颜色的变化，测定气体的水溶液pH大约是多少___________________
3、孔雀石在加热时有什么变化：________________________________________
4、写出以上变化的化学方程式：Cu2（OH）2CO3 2CuO + CO2↑+H2O
5、待大试管内的产物冷却后，通入氢气，过会儿再给氧化铜加热，注意观察大试管中的物质有什么变化。（黑色的氧化铜变成亮红色的铜）
试管口有什么生成。（小水珠）
6、反应完成后停止加热，继续通氢气，直到试管冷却。
讨论实验现象：从试管口有无色液体生成，可推知有水生成。从黑色氧化铜变成红色光亮的物质，可推知另一种生成物是铜。写出大试管中物质与氢气反应的化学方程式：CuO + H2 Cu + H2O
[设问] 这个反应属于哪一类反应？
[讲述] 从发生变化的物质种类看，它是置换反应。
分析反应实质：从实验可知，氢气在反应中夺得了氧化铜中的氧，跟它结合生成水。物质与氧所起的反应叫氧化反应。所以说氢气被氧化。
氧化铜失去了氧而变成铜单质。这种含氧化合物里里的氧被夺去的反应叫还原反应。所以说氧化铜被还原。氢气是使氧化铜还原为铜的物质，它具有还原性，是还原剂。
补充：氢气不但能还原的氧化铜，还可以还原三氧化三铁、三氧化钨等一些金属氧化物。
[问题] （1）怎样固定盛有氧化铜的试管？为什么要这样做？[回答] 试管口要略向下倾斜。加热固体时，为了防止加热时产生的水蒸气（药品中的水份或反应生成的水）在试管口冷凝后，倒流回热的试管底部，使试管破裂。
[问题] （2）在反应器部分，通氢气的导管插到什么位置？为什么？
[回答] 通氢气的导管要插到接近试管底部，在氧化铜的上方。这样，能保证排净试管内的空气，比较安全，还有利于氧化铜跟氢气充分接触，保证反应进行得比较迅速、完全。
[问题] （3）为了保证反应进行得比较迅速、安全，应怎样放置试管内的氧化铜？说明原因。
[回答] 氧化铜要在试管底部均匀铺开。这样能增加氧化铜跟氢气的接触机会，增大氧化铜的受热面积，保证反应进行得比较迅速、完全。
[问题] （4）.这个实验为什么要检验氢气的纯度？
[回答] 因为反应的条件是加热，混有空气的氢气在高温下可能发生爆炸。为了安全，需要检验氢气的纯度。
[问题] （5）为什么要先通一会儿氢气，再加热氧化铜？先加热，再通氢气可以吗？
[回答] 先通一会儿氢气，使试管内原有的空气完全排净，然后加热能保证安全。若先加热氧化铜，使试管内温度升高。这时试管内有空气，当氢气进入试管内跟空气混合，可能发生爆炸。
[问题] （6）当黑色氧化铜变红后，为什么应先停止加热，通氢气直到试管冷却？
[讲解] 黑色氧化铜变红，红色的物质应是铜。多数金属在灼热时容易跟空气里的氧气反应，铜也不例外。为了防止生成的铜在灼热条件下接触空气中的氧气，重新变成氧化铜，要在停止加热后继续通氢气，直到试管冷却。
讨论：1、由氧化铜制取铜，还可以用其他什么方法？
2、为什么在氢气还原氧化铜实验开始时，要先通氢气后给氧化铜加热。
分析：防止氢气和空气混合加热时，试管爆裂。
3、铜在空气中加热很容易氧化变成氧化铜，你在实验过程中要注意什么？
引导学生比较碳还原氧化铜与氢气还原氧化铜装置的异同。
分析：碳与氢气虽然有一些相似的化学性质，但它们的化学活动性还是有所区别的，如氢气遇火立即可在氧气或空气中燃烧，而单质碳燃烧所需温度高一些；氢气还原金属氧化物比碳还原金属氧化物的温度要低一些；单质碳反应后生成的化合物中碳呈可变化合价，而氢气反应生成的化合物中氢元素通常只显+1价。
师：学习了从CuO中还原得到Cu ，你能否想到如何将铁从铁矿石（Fe2O3）中提炼出来？
学生：用H2、CO或C还原Fe2O3。
三、用CO还原氧化铁（生铁的冶炼）
讲述：铁是一种化学性质比较活泼的金属，所以地壳中铁都是以化合物形式存在的，在这些含铁的矿石主要有：
　　　　　　（1）磁铁矿：（主要成分是四氧化三铁）
铁矿石　　　（2）赤铁矿：（主要成分是氧化铁）
　　　　　　（3）菱铁矿：（主要成分是碳酸亚铁）
①冶铁的原料：铁矿石、焦炭和石灰石（由于铁矿石中含有二氧化硅、石灰石的加入，主要是将二氧化硅转化为炉渣排掉）
②冶铁人主要设备；高炉
③反应的化学方程式有：
点燃 高温 　 高温
C＋O2======CO2 CO2＋C=======2CO 3CO＋Fe2O3====2Fe＋3CO2
讲解实验：用一氧化碳还原氧化铁。
注意事项：进行实验时也要先通CO，后加热，赶出试管内空气，避免一氧化碳跟管内的空气混合，受热而引起爆炸。实验完了也要先撤酒精灯，后停止加热，防止灼热的铁遇到进入管内空气又生成氧化铁。
（注意在通风橱内进行实验，一氧化碳有毒，多余的一氧化碳会使人中毒。CO与血液中血红蛋白结合力要比氧与血红蛋白的结合力大200到300倍。CO一经吸入就会造成机体急性缺氧。所以，要注意防止一氧化碳中毒。必须进行尾气处理，收集或燃烧）
现象：红棕色的氧化铁变成黑色粉末，澄清石灰水变浑浊。
化学方程式：3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2
H2 + CuO Cu + H2O
C + 2CuO CO2 ↑+ 2Cu
◎还原反应：含氧化合物里的氧被夺取的反应，叫还原反应。
3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2 （铁矿石炼铁的主要反应原理）
【设疑】：什么是氧化还原反应？
1．有化合价变化的反应是氧化还原反应。
2．有电子得失或电子对偏移的反应是氧化还原的实质、氧化还原的标志。
3．化合价升高，失去电子，发生氧化反应，是还原剂。化合价降低，得到电子，发生还原的反应，是氧化剂。
例题：100吨含Fe2O3的质量分数为85%的铁矿石中，克炼出含铁的质量分数为96%的生铁多少吨？
解法见教材（注意物质纯度的计算）
【教后反思】
由于CO还原氧化铁的实验在教室里不好操作，所以改用课件，这个实验中的几个注意事项与氢气还原氧化铜的实验结合起来理解。同时要向学生讲解实验中要进行尾气处理，增强环保意识。关于纯度计算，可以分几个步骤来学习，降低难度。
高温
共同点：含氧化合物里的氧被夺取，变成金属单质。
氧化剂、具氧化
还原剂、具还原性