氧化铜和氢气的反应：还原反应和观察依据

教学目标

1.掌握氢气的还原性。

2.依据氢气的性质了解氢气的重要用途。

3.从得氧、失氧的角度了解氧化还原反应的有关概念。

实验准备

课前准备的实验用品有：氢气的制取与氢气还原氧化铜的配套装置、水槽、小试管、酒精灯、火柴。

教学过程

引言：上一节课我们学习了氢气的可燃性，能在氧气（或空气）中燃烧，能在氯气中燃烧。

提问：请用文字表达式表示氢气和氧气的反应，指明反应所属的类型。

回答：氢气＋氧气水。

这个反应是两种物质生成另一种物质的反应，属于化合反应，又是物质跟氧发生的反应，又属于氧化反应。

讲述：氢气容易跟氧结合而生成水，这里的氧是单质氧。氢气能否跟氧化物中的氧结合生成水呢？比如氢气跟氧化铜能否发生反应？能反应，这是氢气的另一个重要的化学性质。

板书：二、氢气的化学性质

2.氢气跟氧化铜的反应

演示：实验（投影装置图）

先观察实验装置，它由两大部分组成，一部分是氢气发生器（用来制取氢气），另一部分是氧化铜和氢气的反应器。用酒精灯加热，使氧化铜和氢气在加热的条件下反应。两部分通过长的玻璃管连接起来，让产生的氢气进入反应器。

板书：实验装置：氢气发生器、氧化铜和氢气的反应器

讨论：氧化铜和氢气的反应器有什么特点？

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。

下面请同学们观察老师的操作顺序和反应现象，并做简要记录，同时思考为什么采用这样的操作程序，出现的现象说明什么问题。请两位同学到讲台上观察老师的操作，并在小黑板上作简要的记录。一个记录操作顺序，一个记录现象。（老师的演示动作要准确，不宜过快，做到边讲边演示。）

小黑板：（文字下方画线的是学生填写的内容）

（师生共同纠正同学的实验记录后，讨论为什么采取以上操作程序？从实验现象可以推出什么结论？）

问题：1.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：2.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：3.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（本题学生回答有困难时，可由教师讲解）？(www.xing528.com)

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。

下面讨论实验现象。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。所以这个反应的文字表达式是

板书：

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。从物质跟氧元素的结合这一变化看（氧元素原来跟铜元素结合，变化后氧元素跟氢元素结合），应属于氧化还原反应。有关这类反应的知识，请大家阅读课本，在阅读时请思考下列问题。

投影：1.在氢气和氧化铜的反应中，什么物质发生还原反应？判断的依据是什么？

2.根据已学的氧化反应概念，在氢气和氧化铜反应中，什么物质发生氧化反应？

3.氧化反应和还原反应的区别是什么？你能找到两者之间的联系吗？

4.在氢气和氧化铜的反应中，什么物质是还原剂？判断的依据是什么？

5.从分析氢气和氧化铜的反应中，你能总结出还原剂和还原性的一般含义吗？

（学生讨论略。）

讲述：1.在该反应中，氧化铜发生还原反应，它被还原。判断的依据是氧化铜失去氧而变成铜单质。含氧物质里的氧被夺去的反应是还原反应。

2.在该反应中，氢气夺取氧化铜里的氧，跟它化合成水。氢气发生氧化反应，物质跟氧结合的反应是氧化反应。

3.还原反应和氧化反应的区别就在于变化中是失氧还是得氧。这是两种相反的变化。氧原子在反应前后既不增加，也不减少，因而在反应中有一种物质得氧，必然有一种物质失氧。所以氧化反应和还原反应一定同时发生在同一个反应中。

4.氢气在反应中得氧，它使氧化铜失去氧，它是还原剂。

5.得氧的物质必然使其他物质发生失氧的变化，这种物质是还原剂。还原剂是指含氧物质发生还原反应的物质。还原剂有夺氧的能力，易跟氧结合。具有夺氧能力的物质，叫做还原剂。

板书：

讲述：氢气具有还原性，它能夺取单质氧气中的氧，也能夺取氧化铜等含氧化合物中的氧。如

在这个反应中，氢气也作为还原剂，显示还原性。所以氢气的重要化学性质之一是有还原性。

总结氢气的化学性质：氢气具有可燃性和还原性。

根据氢气的性质，容易了解它的用途。请看课本。

问题：请同学们说出这些用途分别利用氢气的哪些性质。

小结：1.氢气球——密度小

2.高能燃料、氢氧焰——可燃性

3.制备金属材料（如硅）——还原性

4.制盐酸、合成氨——氢气能和多种物质反应

思考作业：依据氧化反应和还原反应的对应关系，氧化铜在反应中用做什么剂？它有什么性质？

教学说明

1.为了培养学生的实验观察能力，通过氢气还原氧化铜这一实验，使学生明确实验观察的内容和方法。观察一个实验的内容包括实验装置、实验操作和实验现象。教师要求学生观察实验时必须思考，帮助学生掌握在观察中思考和在思考中观察的方法。

2.利用思考题帮助学生阅读教材，培养在阅读时多思考的良好习惯，初步学习比较、归纳、演绎的思维方法。