3.1 铁及其化合物 教学设计
文档属性
| 名称 | 3.1 铁及其化合物 教学设计 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 756.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2020-12-23 11:29:52 | ||
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文档简介
1212850010642600003.1铁及其化合物
核心素养
证据推理与模型认知：通过对化学实验现象的观察进行适度的推理，建立证据意识，能基于证据对物质组成、结构及其变化提出可能的假设，通过分析推理加以证实。
科学探究与创新意识：通过完成单质铁的化合物的相关实验，初步体验有序地、全面地、敏锐地观察实验现象，并能准确地用语言描述，尝试对现象进行分析、归纳，了解科学探究的基本方法，培养初步的科学探究能力。
科学精神与社会责任：通过对于铁及其化合物性质的研究，激发学生的求知欲望和学习期望；
培养学生认真细致和严谨求实的科学精神。通过对铁及其化合物在日常生活中的用途的学习，理解掌握化学知识在社会生活中的重要作用。
重点难点 铁及其化合物的性质，铁离子的检验
教学过程
引入新课
2743835375285004109720393700【引入】铁是生产生活中，应用最广泛的金属，铁的历史也非常悠久。春秋战国时期。人们就已能冶炼铁，并做成各种农业工具，大大提高了农业效率，当然，还作成了兵器，发动战争。所以，掌握钢铁就掌握一个国家的命脉，小说《寻秦记》中的郭家就是当时的钢铁家族，地位显赫。
铁之所以被发现和冶炼历史这么早，是因为地壳中铁元素含量丰富，也比较容易冶炼，另外，自然界也存在铁单质。铁单质是来自太空的陨铁。地球上的铁主要是以+2价和+3价化合物的形态存在于矿石中。（展示图片）
【介绍】陨铁、黄铁矿、赤铁矿、丹霞地貌。
439356531115000【讲述】铁元素在地壳中的含量比较丰富，次于氧、硅和铝，居第四位；
讲授新课
【板书】铁及其化合物
1.铁单质
【讲述】铁是工业上所说的“黑色金属”之一（另外两种是铬和锰）。其实纯净的铁是银白色的，铁元素被称为“黑色金属”是因为铁表面常常覆盖着一层主要成分为黑色的四氧化三铁的保护膜 。另外人体中也含有铁元素，如+2价的亚铁离子是血红蛋白的重要组成成分，用于氧气的运输。
【投影】(1)物理性质：
①有延展性和导热性。
②能导电，但导电性不如铜和铝。
③能被磁铁吸引(如电磁炉不能使用铝制容器）
④熔点：1535℃；沸点：2750℃；密度：7.86g/cm3。
【回顾】我们在初中和前面学习中已了解，铁的化学性质比较活泼，它能与许多物质发生化学反应。现在回顾铁的化学性质。
【投影】(2)铁的化学性质
与非金属单质反应
3Fe + 2O2 燃烧=== Fe3O4
2Fe + 3Cl2 燃烧=== 2FeCl3
Fe + S Δ===FeS
与酸反应
Fe + H2SO4 = FeSO4 +H2
Fe + 4HNO3 = Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
与盐反应
Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4
【观察】观察上面反应式，查看铁的化合价变化有何异同？
【学生】有的Fe 失去2e-→Fe2+ ；有的Fe 失去3e-→ Fe3+
【讲述】铁与氧化性较弱的氧化剂（如盐酸、硫酸铜等）反应，铁原子失去2个电子生成
+2价铁的化合物。
如与氧化性较强的氧化剂（如氯气等）反应，铁原子则失去3个电子生成+3价铁的化合物。
【设疑】Fe2+和Fe3+能相互转化吗？
【讲述】铁原子能失去2个电子变成亚铁离子，也能一次失去3个电子变成铁离子。理论上，铁也可以先失去2个电子变成亚铁离子，再失去1个电子变成铁离子。所以，可以相互转化。
这样，就构成一个大名鼎鼎的铁三角。
371729027940【板书】2.铁三角
【投影】
285115142875Fe2+ Fe3+的转化：
2Fe2+ + Cl2(Br2) == 2Fe3+ + 2Cl-(Br-)
2Fe3+ + Fe == 3Fe2+
2Fe3+ + Cu == 2Fe2+ + Cu2+
4290695300355003271520284480【过渡】金属铁是生产生活中用量最大的金属。我国历史上，毛主席时期，曾经号召全民大炼钢铁。铁的冶炼原理（图片展示）。炼铁高炉中得到是高温的液态铁水，在将铁水注入模具前，模具必须保证干燥。思考为什么呢？
【投影】铁与水蒸汽反应
【讨论】讨论、分析、解释反应装置原理和模具须干燥的原因
现象：点燃肥皂泡，会听的爆鸣声。
反应方程式：3Fe + 4H2O(g) 高温== Fe3O4 + H2↑
【练习】1.某同学利用上图所示装置进行铁与水蒸气反应的实验，并对反应后硬质试管中固体物质的组成进行了探究。
请回答下列问题：
(1)硬质试管中湿棉花的作用是________________。
(2)铁与水蒸气的反应中，氧化剂是________，还原剂是________。
(3)该同学对反应后硬质试管中固体物质的组成提出了如下假设：
假设1：只有Fe；假设2：只有________；假设3：既有Fe也有Fe3O4。
(4)为了验证反应后硬质试管中固体物质的组成，该同学进行了定量研究：反应前固体物质的质量为5.6 g，反应后固体物质的质量为6.6 g。从上述数据分析，反应后硬质试管中固体物质的组成为__________________。
【讲述】反应中生成的Fe3O4是黑色固体，磁铁主要成分。铁还有两种常见的氧化物Fe2O3、FeO。
【板书】3.铁的氧化物
【投影】
名称
氧化亚铁
氧化铁
四氧化三铁
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
色、态
俗名
无
铁红
磁性氧化铁
氧化物类别
碱性氧化物
碱性氧化物
复杂氧化物(FeO·Fe2O3)
化合价
+2
+3
+2、+3
与酸反应
FeO+2H+=Fe2++H2O
Fe2O3+6H+=2Fe3++H2O
Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O
氧化还原反应
FeO+CO=CO2+Fe
4FeO+O2=2Fe2O3
Fe2O3+3CO=3CO2+2Fe
Fe3O4+4CO=CO2+3Fe
用途
炼铁、红色涂料
炼铁、磁铁
【练习】下列说法正确的是( )
A． 赤铁矿的主要成分是Fe3O4 B．Fe3O4中铁元素有＋2价和＋3价，Fe3O4是混合物
C． 铁锈的主要成分是Fe2O3 D．Fe2O3为碱性氧化物，可与水反应生成Fe(OH)3
【讲述】虽然FeO、Fe2O3都是碱性氧化物，但它们不能和水直接反应生成氢氧化物。铁的氢氧化物需铁盐或亚铁盐与碱反应来制取。
【板书】4.铁的氢氧化物
【实验】FeCl3溶液、FeSO4溶液与NaOH溶液的反应
【投影】
实验
NaOH→FeCl3
NaOH→FeSO4
现象
产物
氢氧化亚铁
氢氧化铁
反应
Fe2+ +2OH- = Fe(OH)2↓(白色)
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
Fe3+ +3OH- = Fe(OH)3↓(红棕色)
碱性
Fe(OH)2+2H+=Fe2++2H2O
Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O
稳定性
4Fe(OH)2+O2加热==2Fe2O3+4H2O
2Fe(OH)3加热==Fe2O3+3H2O
【思考】Fe(OH)2容易被氧化变质，讨论如何制取Fe(OH)2？
【点拨】问题分解：1.隔绝氧气2.怎么隔绝？
【投影】
Fe(OH)2制取方法
制取方法
制取装置
在试管里注入少量新制备的硫酸亚铁溶液，再向其中滴入几滴煤油，用胶头滴管吸取氢氧化钠溶液，将滴管尖端插入试管里溶液液面下，逐滴滴入氢氧化钠溶液。
174117015367000
【练习】3.铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣，上述沉淀和残渣分别是
A． Fe(OH)3；Fe2O3 B． Fe(OH)2；Fe2O3
C． Fe(OH)2；Fe(OH)3、Fe3O4 D． Fe2O3；Fe(OH)3
【过渡】在化学研究中，常利用Fe(OH)3和Fe(OH)2生成时的现象差异，来鉴别Fe2+和Fe3+
【板书】5.Fe2+和Fe3+的检验
【投影】
Fe2+和Fe3+的检验
离子
Fe2+
Fe3+
观察法
浅绿色
棕黄色
加碱法
产生白色沉淀，迅速变为灰绿色，最后红棕色
产生红棕色沉淀
KSCN法
无现象，加氯水后，出现血红色
出现血红色
【例题】3.证明溶液只含有Fe2+而不含有Fe3+的实验方法是（）
先滴加氯水，再滴加硫氰化钾溶液后显红色
先滴加硫氰化钾，不显红色，再滴加氯水后显红色
滴加氢氧化钠溶液，先产生白色沉淀，后变灰绿，最后呈红褐色
只滴加硫氰化钾溶液
【小结】课堂主要内容
【随堂巩固】
1.纯净铁的物理性质有( )
①光亮的银白色②黑色③在潮湿的空气中易被腐蚀④有延展性⑤能导电导热⑥硬而脆⑦能被磁铁吸，引易被磁化
A．①③④⑤⑦ B．①④⑤⑦ C．①③⑤⑦ D．全部
2.下列物质反应后一定有＋3价铁生成的是( )
①过量的Fe与Cl2反应②Fe与过量稀H2SO4反应③Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中
A．只有① B．①② C．①②③ D．①③
3.在化学反应：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2中，水作( )
A．还原剂 B．氧化剂 C．既不是还原剂也不是氧化剂 D．溶剂
4.关于铁的三种氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)的下列叙述中正确的是( )
A．铁的三种氧化物中铁元素的化合价完全相同
B．都是碱性氧化物，都能与盐酸反应生成氯化铁和水
C．氧化亚铁在空气中加热可生成更稳定的四氧化三铁
D．四氧化三铁中铁元素有＋2价和＋3价，它是一种混合物
5.下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是( )
A．①② B．①③ C．②③ D．①②③
6.下列关于Fe2＋和Fe3＋的叙述中，错误的是( )
A．Fe2＋的水溶液为浅绿色
B．Fe3＋的水溶液为棕黄色
C．Fe3＋具有氧化性，Fe2＋具有还原性
D．Fe3＋溶液中滴入含SCN－的溶液，立即出现红色沉淀
7.证明某溶液中只含有Fe2＋而不含有Fe3＋的实验方法是( )
A．先滴加氯水，再滴加KSCN溶液后显红色
B．只需滴加KSCN溶液
C．先滴加KSCN溶液，不显红色，再滴加氯水后显红色
D．滴加酸性高锰酸钾溶液后溶液褪色
核心素养
证据推理与模型认知：通过对化学实验现象的观察进行适度的推理，建立证据意识，能基于证据对物质组成、结构及其变化提出可能的假设，通过分析推理加以证实。
科学探究与创新意识：通过完成单质铁的化合物的相关实验，初步体验有序地、全面地、敏锐地观察实验现象，并能准确地用语言描述，尝试对现象进行分析、归纳，了解科学探究的基本方法，培养初步的科学探究能力。
科学精神与社会责任：通过对于铁及其化合物性质的研究，激发学生的求知欲望和学习期望；
培养学生认真细致和严谨求实的科学精神。通过对铁及其化合物在日常生活中的用途的学习，理解掌握化学知识在社会生活中的重要作用。
重点难点 铁及其化合物的性质，铁离子的检验
教学过程
引入新课
2743835375285004109720393700【引入】铁是生产生活中，应用最广泛的金属，铁的历史也非常悠久。春秋战国时期。人们就已能冶炼铁，并做成各种农业工具，大大提高了农业效率，当然，还作成了兵器，发动战争。所以，掌握钢铁就掌握一个国家的命脉，小说《寻秦记》中的郭家就是当时的钢铁家族，地位显赫。
铁之所以被发现和冶炼历史这么早，是因为地壳中铁元素含量丰富，也比较容易冶炼，另外，自然界也存在铁单质。铁单质是来自太空的陨铁。地球上的铁主要是以+2价和+3价化合物的形态存在于矿石中。（展示图片）
【介绍】陨铁、黄铁矿、赤铁矿、丹霞地貌。
439356531115000【讲述】铁元素在地壳中的含量比较丰富，次于氧、硅和铝，居第四位；
讲授新课
【板书】铁及其化合物
1.铁单质
【讲述】铁是工业上所说的“黑色金属”之一（另外两种是铬和锰）。其实纯净的铁是银白色的，铁元素被称为“黑色金属”是因为铁表面常常覆盖着一层主要成分为黑色的四氧化三铁的保护膜 。另外人体中也含有铁元素，如+2价的亚铁离子是血红蛋白的重要组成成分，用于氧气的运输。
【投影】(1)物理性质：
①有延展性和导热性。
②能导电，但导电性不如铜和铝。
③能被磁铁吸引(如电磁炉不能使用铝制容器）
④熔点：1535℃；沸点：2750℃；密度：7.86g/cm3。
【回顾】我们在初中和前面学习中已了解，铁的化学性质比较活泼，它能与许多物质发生化学反应。现在回顾铁的化学性质。
【投影】(2)铁的化学性质
与非金属单质反应
3Fe + 2O2 燃烧=== Fe3O4
2Fe + 3Cl2 燃烧=== 2FeCl3
Fe + S Δ===FeS
与酸反应
Fe + H2SO4 = FeSO4 +H2
Fe + 4HNO3 = Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
与盐反应
Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4
【观察】观察上面反应式，查看铁的化合价变化有何异同？
【学生】有的Fe 失去2e-→Fe2+ ；有的Fe 失去3e-→ Fe3+
【讲述】铁与氧化性较弱的氧化剂（如盐酸、硫酸铜等）反应，铁原子失去2个电子生成
+2价铁的化合物。
如与氧化性较强的氧化剂（如氯气等）反应，铁原子则失去3个电子生成+3价铁的化合物。
【设疑】Fe2+和Fe3+能相互转化吗？
【讲述】铁原子能失去2个电子变成亚铁离子，也能一次失去3个电子变成铁离子。理论上，铁也可以先失去2个电子变成亚铁离子，再失去1个电子变成铁离子。所以，可以相互转化。
这样，就构成一个大名鼎鼎的铁三角。
371729027940【板书】2.铁三角
【投影】
285115142875Fe2+ Fe3+的转化：
2Fe2+ + Cl2(Br2) == 2Fe3+ + 2Cl-(Br-)
2Fe3+ + Fe == 3Fe2+
2Fe3+ + Cu == 2Fe2+ + Cu2+
4290695300355003271520284480【过渡】金属铁是生产生活中用量最大的金属。我国历史上，毛主席时期，曾经号召全民大炼钢铁。铁的冶炼原理（图片展示）。炼铁高炉中得到是高温的液态铁水，在将铁水注入模具前，模具必须保证干燥。思考为什么呢？
【投影】铁与水蒸汽反应
【讨论】讨论、分析、解释反应装置原理和模具须干燥的原因
现象：点燃肥皂泡，会听的爆鸣声。
反应方程式：3Fe + 4H2O(g) 高温== Fe3O4 + H2↑
【练习】1.某同学利用上图所示装置进行铁与水蒸气反应的实验，并对反应后硬质试管中固体物质的组成进行了探究。
请回答下列问题：
(1)硬质试管中湿棉花的作用是________________。
(2)铁与水蒸气的反应中，氧化剂是________，还原剂是________。
(3)该同学对反应后硬质试管中固体物质的组成提出了如下假设：
假设1：只有Fe；假设2：只有________；假设3：既有Fe也有Fe3O4。
(4)为了验证反应后硬质试管中固体物质的组成，该同学进行了定量研究：反应前固体物质的质量为5.6 g，反应后固体物质的质量为6.6 g。从上述数据分析，反应后硬质试管中固体物质的组成为__________________。
【讲述】反应中生成的Fe3O4是黑色固体，磁铁主要成分。铁还有两种常见的氧化物Fe2O3、FeO。
【板书】3.铁的氧化物
【投影】
名称
氧化亚铁
氧化铁
四氧化三铁
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
色、态
俗名
无
铁红
磁性氧化铁
氧化物类别
碱性氧化物
碱性氧化物
复杂氧化物(FeO·Fe2O3)
化合价
+2
+3
+2、+3
与酸反应
FeO+2H+=Fe2++H2O
Fe2O3+6H+=2Fe3++H2O
Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O
氧化还原反应
FeO+CO=CO2+Fe
4FeO+O2=2Fe2O3
Fe2O3+3CO=3CO2+2Fe
Fe3O4+4CO=CO2+3Fe
用途
炼铁、红色涂料
炼铁、磁铁
【练习】下列说法正确的是( )
A． 赤铁矿的主要成分是Fe3O4 B．Fe3O4中铁元素有＋2价和＋3价，Fe3O4是混合物
C． 铁锈的主要成分是Fe2O3 D．Fe2O3为碱性氧化物，可与水反应生成Fe(OH)3
【讲述】虽然FeO、Fe2O3都是碱性氧化物，但它们不能和水直接反应生成氢氧化物。铁的氢氧化物需铁盐或亚铁盐与碱反应来制取。
【板书】4.铁的氢氧化物
【实验】FeCl3溶液、FeSO4溶液与NaOH溶液的反应
【投影】
实验
NaOH→FeCl3
NaOH→FeSO4
现象
产物
氢氧化亚铁
氢氧化铁
反应
Fe2+ +2OH- = Fe(OH)2↓(白色)
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
Fe3+ +3OH- = Fe(OH)3↓(红棕色)
碱性
Fe(OH)2+2H+=Fe2++2H2O
Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O
稳定性
4Fe(OH)2+O2加热==2Fe2O3+4H2O
2Fe(OH)3加热==Fe2O3+3H2O
【思考】Fe(OH)2容易被氧化变质，讨论如何制取Fe(OH)2？
【点拨】问题分解：1.隔绝氧气2.怎么隔绝？
【投影】
Fe(OH)2制取方法
制取方法
制取装置
在试管里注入少量新制备的硫酸亚铁溶液，再向其中滴入几滴煤油，用胶头滴管吸取氢氧化钠溶液，将滴管尖端插入试管里溶液液面下，逐滴滴入氢氧化钠溶液。
174117015367000
【练习】3.铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣，上述沉淀和残渣分别是
A． Fe(OH)3；Fe2O3 B． Fe(OH)2；Fe2O3
C． Fe(OH)2；Fe(OH)3、Fe3O4 D． Fe2O3；Fe(OH)3
【过渡】在化学研究中，常利用Fe(OH)3和Fe(OH)2生成时的现象差异，来鉴别Fe2+和Fe3+
【板书】5.Fe2+和Fe3+的检验
【投影】
Fe2+和Fe3+的检验
离子
Fe2+
Fe3+
观察法
浅绿色
棕黄色
加碱法
产生白色沉淀，迅速变为灰绿色，最后红棕色
产生红棕色沉淀
KSCN法
无现象，加氯水后，出现血红色
出现血红色
【例题】3.证明溶液只含有Fe2+而不含有Fe3+的实验方法是（）
先滴加氯水，再滴加硫氰化钾溶液后显红色
先滴加硫氰化钾，不显红色，再滴加氯水后显红色
滴加氢氧化钠溶液，先产生白色沉淀，后变灰绿，最后呈红褐色
只滴加硫氰化钾溶液
【小结】课堂主要内容
【随堂巩固】
1.纯净铁的物理性质有( )
①光亮的银白色②黑色③在潮湿的空气中易被腐蚀④有延展性⑤能导电导热⑥硬而脆⑦能被磁铁吸，引易被磁化
A．①③④⑤⑦ B．①④⑤⑦ C．①③⑤⑦ D．全部
2.下列物质反应后一定有＋3价铁生成的是( )
①过量的Fe与Cl2反应②Fe与过量稀H2SO4反应③Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中
A．只有① B．①② C．①②③ D．①③
3.在化学反应：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2中，水作( )
A．还原剂 B．氧化剂 C．既不是还原剂也不是氧化剂 D．溶剂
4.关于铁的三种氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)的下列叙述中正确的是( )
A．铁的三种氧化物中铁元素的化合价完全相同
B．都是碱性氧化物，都能与盐酸反应生成氯化铁和水
C．氧化亚铁在空气中加热可生成更稳定的四氧化三铁
D．四氧化三铁中铁元素有＋2价和＋3价，它是一种混合物
5.下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是( )
A．①② B．①③ C．②③ D．①②③
6.下列关于Fe2＋和Fe3＋的叙述中，错误的是( )
A．Fe2＋的水溶液为浅绿色
B．Fe3＋的水溶液为棕黄色
C．Fe3＋具有氧化性，Fe2＋具有还原性
D．Fe3＋溶液中滴入含SCN－的溶液，立即出现红色沉淀
7.证明某溶液中只含有Fe2＋而不含有Fe3＋的实验方法是( )
A．先滴加氯水，再滴加KSCN溶液后显红色
B．只需滴加KSCN溶液
C．先滴加KSCN溶液，不显红色，再滴加氯水后显红色
D．滴加酸性高锰酸钾溶液后溶液褪色