探究金属铜的冶炼原理

探究金属铜的冶炼原理
教学目标：
【知识与技能】
1、初步了解金属铜的冶炼原理（湿法、还原法、电解法）。
2、知道碱式碳酸铜的性质。
3、加深对置换反应和还原反应的认识。
【过程与方法】
4、提高学生设计实验方案的能力。
【情感态度价值观】
5、强化安全意识和环保意识，培养严谨务实的科学态度。
教学重点：金属铜的冶炼原理
教学难点：由碱式碳酸铜反应生成的产物得到铜的冶炼方法。
教学器材：碱式碳酸铜、稀盐酸、稀硫酸、水、试管、酒精灯、铁片、澄清石灰水。
教学过程：
导课：看老师手里拿的什么？（导线）这些导线五颜六色，但是在绝缘材料里包裹的物质颜色却是相同的（红色），这是那种物质的颜色？（铜）因为铜非凡的导电性，使铜理所应当的成为电气工业的“主角”，全世界每年生产的铜，有一半应用与电气工业。那么，人们是怎样从自然界获取铜的？铜在自然界里是以什么形式存在的呢？（学生结合铁和金在自然界中的存在形式及金属的稳定性猜想并交流）经过考古学家的考证，我国距今4000年前的夏朝已经开始使用红铜，即天然铜。其中铜的含量高达99%以上，属于纯铜。但是天然铜的产量毕竟是稀少的，铜主要以化合物的形式存在矿石中，生产发展的需要促使人们寻找从铜矿石中取得铜的方法。这节课我们就以孔雀石为例共同探究金属铜的冶炼原理。
板书：探究金属铜的冶炼原理
创设情景：孔雀石为什么可以作为制取铜的原料？（含有 铜元素）
板书：孔雀石的主要成分—Cu2(OH)2CO3，碱式碳酸铜
创设情景：同学们在实验台上找出碱式碳酸铜，它看起来是什么样的物质？
（绿色粉末状固体）这属于碱式碳酸铜的哪什么性质？
板书：一、碱式碳酸铜的物理性质
1、绿色粉末状固体
引导：我们在研究固态物质的物理性质时，除了要知道它的色态以外，通常还要了解哪方面的性质？（溶解性）碱式碳酸铜的溶解性是怎样的呢？（结合构成碱式碳酸铜的阴阳离子猜想并交流—实验—结论）
点拨：科研人员通过测量发现，碱式碳酸铜20℃的溶解度小于0.01g，属于难溶，也叫不溶。
板书：2、不溶于水
创设情景：用碱式碳酸铜制取铜属于什么变化？（化学变化）碱式碳酸铜能不能直接制取铜？（不能）这就需要我们了解碱式碳酸铜的化学性质。请同学们先来思考两个问题。
小黑板：1、不溶性碳酸盐受热易分解吗？举例说明。
2、CO32-、OH-分别与H+结合生成什么物质？）学生交流。
点拨：碱式碳酸铜的化学式还可以写成另外一种形式—Cu(OH)2 CuCO3，同学们猜想一下，碱式碳酸铜可能具有怎样的化学性质？你的依据是什么？(小组讨论)
板书：二、碱式碳酸铜的化学性质
学生活动：小组间交流。1、受热易分解（含有OH-、CO32-，且难溶于水）
2、能与酸反应（含有OH-、 CO32-）
引导：先看第一个猜想，如果猜想正确，将会生成什么物质？看到什么现象？友情提示：不溶性的碱受热易分解。例如：2Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O
学生活动：交流猜想结果。
创设情景：怎样验证这个猜想究竟是否正确？（做实验）你准备选择什么药品和仪器？（表达、交流、连接仪器、交流实验步骤和注意事项—给固体加热应该注意问题（试管的倾斜角度、铁夹的位置和预热）；实验结束先移出导管再熄灭酒精灯。
学生活动：做实验，观察并交流实验现象，写出化学方程式，最后得出结论。
板书：1、受热易分解
Cu2(OH)2CO3 == 2CuO+H2O+CO2↑
创设情景：通过实验说明碱式碳酸铜受热的确容易分解，那么它与酸究竟能不能反应呢？
学生活动：做碱式碳酸铜分别与稀盐酸和稀硫酸反应的实验，观察并交流实验现象，写出化学方程式，最后得出结论。
2、能与酸反应
Cu2(OH)2CO3+4HCI == 2CuCI2+3H2O+CO2 ↑
Cu2(OH)2CO3+2H2SO4 == 2CuSO4+3H2O+CO2↑
创设情景：大家看，在以上的几个化学反应中，铜元素从碱式碳酸铜中转移到了哪几种物质里？这几种物质分别属于什么类别？（氧化物和盐）如何从铜的氧化物和铜盐中获取金属铜？结合小黑板上的有关知识说出你的实验方案并写出化学方程式。
（小黑板）3、谈谈什么是湿法冶金？
4、海水制镁如何从氯化镁获取镁？
5、如何从铁矿石获取铁？
（小组讨论，表达、交流）
板书：三、从含铜化合物制取金属铜的方法
湿法
CuCI2+Fe==FeCI2+Cu
CuSO4+Fe==FeSO4+Cu
2、电解法
CuCI2==Cu+CI2↑
（氯气有毒，可用碱液吸收。CI2+2NaOH==NaCI+NaCIO+H2O）
2CuSO4+2H2O==2Cu+O2↑+2H2SO4
还原法
CuO+H2==Cu+H2O
CuO+CO==Cu+CO2
引导：要想制备某种物质，通常要考虑哪些问题？（交流）
板书：制备物质的一般思路：
原理→装置→步骤→注意事项→观察和记录的内容
创设情景：下面我们就来讨论用以上三种方法制取金属铜的实验步骤和注意事项，请同学们在练习本上写出来（每组一份）。
学生活动：讨论、书写、交流。
小结：同学们考虑得非常全面，总结得也很完整，下节课我们就按照这几种思路制取金属铜。谁来谈谈这节课你学会了什么？（交流）
在线测试：
作业设计：
板书设计：
探究金属铜的冶炼原理
铜是电气工业的“主角”，铜主要以化合物的形式存在矿石中。
一、碱式碳酸铜的物理性质
1、绿色粉末状固体
2、不溶于水
二、碱式碳酸铜的化学性质
1、受热易分解： Cu2(OH)2CO3 == 2CuO+H2O+CO2↑
2、能与酸反应： Cu2(OH)2CO3+4HCI == 2CuCI2+3H2O+CO2 ↑
Cu2(OH)2CO3+2H2SO4 == 2CuSO4+3H2O+CO2↑
三、金属铜的冶炼原理
1．湿法
CuCI2+Fe==FeCI2+Cu
CuSO4+Fe==FeSO4+Cu
2．电解法
CuCI2==Cu+CI2↑
（氯气有毒，可用碱液吸收。CI2+2NaOH==NaCI+NaCIO+H2O）
2CuSO4+2H2O==2Cu+O2↑+2H2SO4
3．还原法
CuO+H2==Cu+H2O
CuO+CO==Cu+CO2
※制备物质的一般思路：原理→装置→步骤→注意事项→观察和记录的内容