高中化学从印刷电路板的生产工艺认识铁和铜公开课教学设计

基于“真情境、真问题”的高中化学教学设计
——从印刷电路板的生产工艺认识铁和铜
1 教学分析
1.1教材分析本节内容选自江苏教育出版社普通高中课程标准实验教科书《化学1》专题3第二单元铁、铜的获取及应用第二课时。

在人类认识的金属元素中，铁、铜是较早被人类认识、对人类社会的发展起到重要作用的两种金属，本节课的知识体系打破了以往元素化合物知识学习中的“结构-性质-制备-用途”的传统模式，而是从人们熟悉的这些元素及其化合物在生产生活中应用事例着手，引发学生思考，进而产生探究的欲望。

本节课主要研究的是铁、铜及其化合物的性质，《课程标准》、《学科教学指导意见》对本课教学内容的基本要求是：“能根据生产、生活中的应用实例或通过实验探究，了解铁、铜及其化合物的主要性质”
1.2学情分析
初中科学中已经介绍了铁的物理性质和基本的化学性质，在专题2中学生已初步学习了氧化还原反应、离子反应等基本概念，也接触过金属钠的学习具有实验探究的经验，能在教师指导下通过实验，对实验现象分析归纳掌握新知识。

并且高一学生有很强的好奇心，尤其对化学实验充满期待和向往，因此创设真实的教学情境，激发学习兴趣显得尤为重要，如何调动学生的积极性是教学目标能否达成的关键。

2 教学评价目标及重难点
2.1教学及评价目标
（1）通过探究覆铜板与氯化铁溶液的反应、Fe2+、Fe3+的检验及相互转化，诊断并发展学生证据意识以及实验探究水平（定性水平）。

（2）通过“铁三角”“铜三角”的构建，初步建立认识变价元素的认知模型。

诊断并发展学生对铁铜及其化合物转化的认知进阶（物质水平、元素水平、微粒水平）和认知思路的结构化水平（视角水平、内涵水平）。

（3）通过设计废液处理方案的活动，初步形成绿色应用的意识，增强社会责任感，通过对方案的讨论及点评，诊断并发展学生对化学价值的认知水平（学科价值视角、社会价值视角。

）
2.2 教学重难点
重点：Fe2+、Fe3+的检验及相互转
难点：变价元素认知模型的建构
3教法与学法
3.1教法：启发式、互动式、探究式、体验式
3.2学法：观察法、推理法、讨论法、实验法
4 教学流程
4.1 流程流程图：
4.2 教学过程
【引入】：大家请看第一幅图，这是世界上第一台计算机，它有两间教室那么大，30吨重，用了50万根导线，这是笔记本电脑。

你知道它里面有多少根导线吗？约16根，导线都去哪了？在这里，这块印刷线路板里，印刷电路板广泛应用于生活生产的每一个环节。

你想知道印刷线路板是怎么生产出来的吗？那我们就一起去浙江凯捷利电子有限公司看看。

这家工厂的电路板的生产主要包括以下几个流程。

下面我们就先进入原料室，认识生产原料。

视频：原料室视频。

【师】：覆铜板上的铜能和FeCl3溶液反应吗？
【生】：...
【师】：理由呢？有其他的答案吗？真的是这样吗？
【师】：实验是检验真理的唯一标准。

请以小组为单位，根据学案上的操作完成实验1，并根据实验现象写出离子反应方程式。

【师】：根据铁能置换出铜，我们知道铁的还原性比铜强，那么铁可以和氯化铁反应吗？
【生】：写出离子方程式。

【生】：....
【师】：实际生产是如何生产的呢？我们一起去车间了解一下。

【任务2】走进生产车间，认识生产原理。

视频2: 转印环节、蚀刻环节、清洗环节。

【师】：转印、蚀刻、清洗三个环节我们刚刚都动手做过，那么如何检验是否洗涤干净呢？
【生】：取最后一次洗涤液，加入硝酸酸化的硝酸银溶液，若产生白色沉淀则证明没有洗涤干净。

【师】：那么其他离子是不是同理操作。

铜离子用什么试剂检验？
【生】：NaOH溶液
【师】：三价铁离子检验可以用什么试剂？
【生】：NaOH溶液
【师】：还可以用其他试剂检验吗？会产生什么现象？
【生】：KSCN溶液
【师】：下面请同学们按刚刚讨论的方法检验废液中是否有Fe3+。

【师】：二价铁离子也可以用NaOH溶液检验。

同学们请看，这是老师上课前刚配的氯化亚铁溶液。

盐酸中加过量铁粉，还用气球套起来。

为什么？
【生】：二价铁易被氧化。

【师】：你们很聪明，一点就通。

过量铁粉又可以将三价铁还原成二价铁。

那么你们在取用的时候要注意什么？
【生】：防止空气与其接触。

【师】：那该怎么操作？
【生】：将滴管伸入液面以下取用。

【师】：那我们可不可以直接利用其还原性检验? 可以加什么试剂？
【生】：双氧水。

【师】：加氯水或双氧水都可以，但是你要先加KSCN溶液，以排除实验的干扰。

【生】：下面就请同学们完成实验。

观察实验现象。

【师】：你采用的是哪种方法？有什么现象？请大家写出双氧水和二价铁离子反应的离子方程式。

有其他不同方案的吗？
【生】：写出双氧水和二价铁离子反应的离子方程式。

【师】：下面我们把铁与铁之间的故事整理下。

铁有三种价态，高价态的有氧化性，低价态的有还原性，中间的既有氧化性，又有还原性。

三种价态之间可以转换的。

高价态的三价铁到中间价可以加还原剂铁粉等。

二价的到零价的可以加更强一点的还原剂，例如锌、氢气等；三价到零价的可以通氢气，CO等。

反过来可以加强氧化剂氯气，双氧水等。

二价到三价，一样可以加强氧化剂。

零价到二价要加弱的氧化剂，例如盐酸。

【师】：从氧化还原发反应的角度分析，蚀刻剂只能用氯化铁吗？还有其他的试剂可以做蚀刻剂吗？【任务3】：走进研发室，寻觅铜与铜的故事。

（8分钟）
问题1：从氧化还原反应原理的角度分析，下列适合做蚀刻剂的是？
A 食盐、氯化铜
B 双氧水、盐酸
C 空气、硫酸
【师】：你们选什么？
【师】：A可以吗？
证据1：视频3：师傅介绍工艺视频。

证据2：博士论文。

证据3：课本练习。

问题2：请根据以上证据构建铜元素三种价态间的转化关系
【师】：化学的的魅力就在于此，变化无穷，我们要做的就是抓住本质。

不管是铜的故事还是铁的故事，其实都是氧化还原的故事。

变得是外在，不变的是真理。

电路板只有和芯片在一起，才能发挥其强大的作用。

希望同学们，砥砺前行，不断创新。

认真学习本专题的铁铜硅氧的知识，在未来谱下华丽的篇章。

5.板书设计
【线下作业】：
洗涤和腐蚀的废液能直接排放吗？如何回收利用呢？请同学设计实验方案，以流程图表示。

6.教学反思：
一道好菜碰到一个蹩脚的厨子！继续修炼自己的厨艺吧！。