浙教版科学九年级上册第三章第5节物质的转化（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 一、 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： 1 %2 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。