师:同学们好。
生:老师好。
师:请坐。
生:谢谢老师。
师:今年9月9号,三星堆文物又有重大发现,是一件极其罕见且非常精美的青铜跪坐扭头神像。大家一起近距离欣赏一下,看它头发冲天而起,面部表情细腻,手指关节处凹凸明显,整个身体比例和肌肉感恰到好处,非常写实,极具艺术感与考究价值。这充分展现出3000多年前古蜀国祖先的青铜冶炼与铸造技术已炉火纯青。最早冶炼青铜的方法是什么呢?这个问题课前已通过平板推送给大家,老师汇总了主要4种方法。请大家从物质发现的先后顺序,重新判断哪种才是最早冶炼铜的方法,哪位同学来说说?
生:我选第二个。
师:你判断的理由是什么?
生:因为铁、氢气和一氧化碳都是在铜之后才发现的,所以木炭和氧化铜反应应该是最早的方法。
师:他回答得怎么样?很好,对吧?请坐。从物质发现的先后顺序判断,正确答案是第二个。我国商朝时,就已用火烧孔雀石的方法产生氧化铜,氧化铜再与木炭在高温加热时反应生成铜单质。下面请两位同学上黑板,用化学方程式表示这两个反应过程,刘健同学写第一个反应,曹宇全同学写第二个反应,其他同学在草稿纸上完成。
(同学们书写完毕)
师:大家写完了没有?我们一起来看,碱式碳酸铜分解生成氧化铜、二氧化碳和水,这边氧化铜和木炭反应,生成铜单质和二氧化碳,配平、条件都没问题,很好。其实除了用木炭与氧化铜反应制铜,初中我们还学过用氢气和一氧化碳与氧化铜加热反应制铜。现在思考一下这4个反应的反应类型,第一个反应是什么反应类型?
生:分解反应。
师:很好,第二个呢?
生:置换反应。
师:第三个呢?
生:置换反应。
师:第四个呢?我们看,这是氧化铜和一氧化碳加热生成铜和二氧化碳,它是自发反应吗?
生:不是。
师:它属于四大反应类型吗?
生:不属于。
师:那它属于什么反应呢?初中有没有学习过氧化还原反应?
生:有。
师:早在1774年,法国化学家拉瓦锡提出燃烧的氧化学说之后,人们便开始从得失氧的角度认识氧化还原反应,这也是氧化还原反应最早的雏形。在这个反应中,氧化铜到铜失去了氧元素,发生的是还原反应,一氧化碳到二氧化碳得到了氧元素,发生的是氧化反应。在同一个反应中,既发生氧化反应,又发生还原反应,它们是什么关系呢?
生:对立得失氧,相互统一于同一个氧化还原反应,同时发生。
师:对,是一种对立统一的辩证关系。继续看下面这三个反应,能否都从得失氧的角度去分析呢?
(同学们思考)
师:一起来看,这三个反应从得失氧角度能分析吗?先看氧化铜,都失去了氧元素,发生还原反应,碳、氢气和一氧化碳都得到了氧元素,发生氧化反应,很好。这三个反应从得失氧角度都属于氧化还原反应。大家再观察,除了得失氧角度,它们还有没有其他共同特征呢?
生:化合价的变化。
师:比如说氧化铜中,铜是正二价,而铜单质中铜变成了零价,化合价有降低的,有升高的吗?
生:有,碳从0升高到正4,氢气从0升高到正1,一氧化碳从正二升高到正四价。
师:早在1852年,英国化学家弗兰克兰提出了化合价理论,从那时起人们开始从化合价升降的角度认识氧化还原反应,这也是氧化还原反应的进一步完善。是不是所有的氧化还原反应都存在得失氧与化合价的升降呢?看这个铁置换铜用来炼铜的反应,它有没有元素的得失氧?
生:没有。
师:那它是不是氧化还原反应?
生:是。
师:从哪个角度分析呢?
生:从化合价的角度。
师:从化合价的角度依然可以判断铁和硫酸铜的反应属于氧化还原反应。下面请同学上黑板来标一下这个元素的化合价,左边请一位同学,碱式碳酸铜右边那个反应刘健同学来完成,其他同学在下面标出这3个反应中物质的元素化合价,并思考能否从元素化合价的角度重新为氧化还原反应下一个更为准确的定义。
(同学们完成标注)
师:大家标完了没有?一起看左边这两个反应,周天祥同学好像第二个反应有一个元素化合价没标,硫元素的化合价在这里是多少价?
生:正6价。
师:反应后呢?
生:还是正6价。
师:他标的只是变化的。看这两个反应有什么共同点?
生:元素的化合价反应前后都发生了改变。
师:右边碱式碳酸铜分解这个反应中所有元素的化合价怎么样?
生:都没有改变。
师:大家思考一下,能不能给氧化还原反应下一个更为准确的定义?
生:由上面三个反应式发现,发生氧化还原反应的实质是化合价都发生了变化,燃烧孔雀石反应中化合价没有变化,所以发生氧化还原反应的共同特点是有化合价的升降,反应前后元素化合价发生改变的反应叫氧化还原反应,没有变化的就不是氧化还原反应。
师:非常好,请坐。从元素化合价变化升降的角度,我们重新为氧化还原反应下了更准确的定义,有变化的就是氧化还原反应,没有变化的就是非氧化还原反应。初中我们从反应物和生成物的种类和数量角度,把化学反应分为四大反应类型,即化合、分解、置换、复分解。现在又学习了一种新的分类角度,从化合价有无升降角度,将化学反应分为氧化还原反应和非氧化还原反应。炼铜最早的方法是火烧孔雀石,现在最常用的是火法炼铜与湿法炼铜。在这6个反应中,请大家根据刚才给氧化还原反应下的定义,判断哪些属于氧化还原反应,并思考哪些元素的化合价发生了改变。独立思考后选择答案。
(同学们作答)
师:已经有一半同学完成提交了,还差两位同学,还差一位同学。好了,我们来看,正确率达到了78%。请一位同学来说说你判断的理由,以及哪些元素化合价发生了改变。
生:老师,a选项没有任何化学变化,所以它不是氧化反应。b选项铜和碳发生了化学键变化,所以它属于氧化还原反应。c选项铜和硫的化合价发生了改变,所以它也属于氧化反应。d选项铜和硫的化合价也发生了改变,所以它属于氧化反应。e选项中没有元素发生化合价变化,所以它不属于氧化还原反应。f选项中铁和铜发生了化学变化,所以它属于氧化还原反应。
