教学设计 铁及其化合物.docx

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1、第三章第一节铁及其化合物李胜永导师组 蒋 斌骆宇虹徐文菊一教材和教学内容本节内容选自普通高中化学课程标准必修课程“主题2：常见的无机物及其应用”中的“2. 4金 属及其化合物”。内容标准是，结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解钠、铁及其重要化合 物的主要性质，了解它们在生产、生活中的应用。本部分内容是学生学习的第三种无机元素，第二种金属元素。在初中科学学习中，学生已经接触过 炼铁与炼钢，但是以“小资料”形式呈现，印象并不深刻；高中化学必修课程前面的学习中，学生已了 解了设计化学实验进行科学探究物质性质的一般方法；同时，学习物质分类与氧化还原反应的知识，可 以从物质类别和元素价态变化的角

2、度来串联无机元素单质及其化合物。由于本单元内容的是运用化学实验进行物质性质探究的重要载体，也是学生认识化学对创造更多物 质财富和精神财富、满足人民日益增长的美好生活需要的重大贡献的重要一课。二 教学目标(1)能根据文献及现有知识了解铁的冶炼过程，从宏观的现象及实验探究了解铁及其化合物的重要性 质；会用符号表征铁及其化合物的化学性质，从物质类别变化角度对铁的性质变化进行分类，并以此诊 断学生宏观辨识与微观探析水平，发展学生的认识水平。(2)结合真实生活情境，能从物质类别、元素价态的角度，依据氧化还原反应原理，预测铁及其化合 物的化学性质和变化，设计实验进行初步验证，完成实验操作，观察记录，收集证

3、据，分析得出结论， 诊断并发展学生证据推理、模型认识与实验探究的水平，并以此发展学生认识方式和认识思路水平。(3)以汉朝“封狼居胥”反击匈奴，港珠澳大桥通行一周年为例，感受从中华民族的第一次崛起到当 代中华民族的伟大复兴，学生从既熟悉又不甚了解的真实情境脉络线索串联化学核心知识的关联与递 进，感悟钢铁技术对国家发展、民族振兴的重要意义，诊断并发展学生对化学理论与生产、生活的联系 的认识水平，形成合理利用自然资源、与环境和谐共处的观念。三 教学重难点及课时安排教学重点：铁、铁的氧化物、铁的氢氧化物的性质，Fe2+和Fe”的相互转化。教学难点：Fe?.和Fe*的相互转化。课时安排：本单元内容拟安排

4、3课时，第一课时安排学习任务1和学习任务2,主要学习内容为铁的冶炼, 铁的性质；第二课时安排学习任务3,内容为铁的氧化物，铁的氢氧化物。第三课时安排学习任务 4, Fe，+的检验及Fe?+和Fe，+的相互转化。四、教学设计构想该兴趣小组为说明“Fez,具有氧化性”，提出了向FeCL溶液中加入锌粉，观察实验现象的方案，该反 应的离子方程式为 o某反应中反应物与生成物有Fe Mn2 H MnO；、乩0和一种未知离子X,已知MnO；在反应中得到电子，则X离子是,该反应的离子方程式是 o有一铁的氧化物样品，用5 mol L的盐酸140 niL恰好完全溶解，所得溶液还能与通入的0. 56 L 氯气(标准

5、状况)反应，使Fe?+全部转化为Fe*则此氧化物为。参考答案：例1【解析】(1)产生水蒸气；防止加热时液体暴沸(2) 3Fe +4H2。(g) =Fe30i + 4H2 H20 FesOi吸收未反应的水蒸气，干燥压(4)黑色固体变成红色，玻璃管内壁上有水珠生成(5)A；收集出并检验其纯度【解析】(1)B中发生反应3Fe +4H20(g)匹曼Fe30i + 4H2, A装置为B提供水蒸气；在加热过程中为了防 止液体剧烈沸腾可加入碎瓷片。(3) D的作用是干燥乩。(4)E中的反应为H2+CuO=Cu + H2。，实验现象是黑色固体变红，且玻璃管内壁上有水珠生成。应先点燃A处的酒精灯，排除B中的。2

6、,再点燃B处的酒精喷灯。进行山还原CuO的实验前，应首 先检验上的纯度。例2【答案】(1)铁屑Fe+2H+=Fe2+H2 t打开排出装置中的空气首先打开a,让分液漏斗中酸液流下，使A中产生的心通入B中，一段时间后关闭a,烧瓶中压强增 大，A中液体沿导管流入B中，产生少量白色沉淀(4) 4Fe (OH) 2+02+2H20=4Fe (OH) 3(5)能【解析】A为氢气的发生装置，B为产生Fe(0H)2沉淀的装置，当a打开时，上通过a进入B中排出B内 氧气,a关闭时,A内气体压强增大，使A中FeSOz H2sO4混合液进入B中与NaOH溶液反应产生Fe(0H)2 沉淀。例3【答案】(1)2FeCk

7、+C12=2FeC13浅绿色 不变色 Fe+Zn=Zr?+Fe(2)Fe2+ MnO； +5Fe2+8H+=Mn2+5Fe3+4H2O (3)Fe5O7【解析】(1)在反应中Fe2+作还原剂，体现其还原性，因此应选择氧化剂，所以选用氯水,反应为2FeCb+C12=2FeC13。向FeCl3溶液中加入铁粉,发生的反应为2Fe3+Fe=3Fe2 所以溶液由棕黄色变为浅绿色。向FeCb的溶液中滴加硫氧化钾溶液不变红。向FeCb的 溶液中加入锌粉，离子反应为Zn+Fe2+=Fe+Zn2+o已知MnO；得电子，故MnO：是氧化剂，MP为还原产物，则题目提供的Fe?*是氧化产物, 故还原剂为Fe2+。即X

8、为Fe2+,反应物为MnO：、Fe?+和H+,生成物为Mi?+、Fe3+和H2O, h( MnO4) : n(Fe2+)=l 5。(3)(C1)=5 mol1Tx().14 L+2x-_- =().75 mol； (H)=5 mol-LO.U L=0.7 mol,所以 22.4 L x mol-1zF x -n(Cl) -x0.75nol 但二二= R即该氧化物的化学式为Fe5O7。(O)Lkh) lx0,7mol 722八、特色和亮点本案例设计以“宏观辨识与微观探析”，“证据推理与模型认知”核心素养的渗透和 培养为教学目标，以发生在学生身边的化学物质为问题情境，引导学生通过对宏观现象的 探究

9、物质的化学性质。从物质类别、元素价态构建元素化合物学习的思维模型，设计第一 课时渗透模型，第二课时巩固模型，第三课时应用模型，确保教学重难点的落实。本案例 设计又铺设了一条情感线，从中华民族古代崛起到如今的伟大复兴，都离不开钢铁技术的 发展，为培养学生的爱国主义情怀和勇担社会责任打下坚实基础。本教学设计主要考虑了以下几个方面的设计思想。(1)突出宏观，微观，符号三重表征：铁及其化合物知识的学习是体现化学宏观辨识与微观探析非常 好的素材，因此要突出从实验现象的宏观辨析，建立铁及其化合物类别变化的微观过程的探析，再建立 如何用化学方程式表征来微观过程。(2)凸显证据推理与模型认知的认知方式和思路。

10、在铁、铁的氧化物、铁的氢氧化物等性质及Fe?和 Fe+的相互转化的学习中，从物质类别和氧化还原反应原理的概念来构建认知模型，突出让学生如何设 计相关实验，收集实验现象来证据推理，来解决实际问题。形成学习元素及其化合物的一般认识角度和 方法。(3)突出实验探究。让学生围绕问题情境，完成课本实验探究，合理设计打印机墨粉成分检测的实验 方案，并动手实验、观察记录实验现象，基于宏观实验实验现象，分析并做出微观解释，感受实验探究 的过程。(4)运用真实的情境，突出学生社会责任意识。整个单元以钢铁技术为中华民族带来的两次崛起为大 背景而展开，从回顾古人对炼铁技术的不断探索，到我们如何利用铁及其化合物的性质

11、解决身边的化学 问题，来启发学生科学技术的发展对社会进步的促进意义，并运用化学的思想解决实际问题。本案例以钢铁技术为中华民族带来的两次“大崛起”为基本情境线索，贯穿铁、铁的氧化物、铁的 氢氧化物及F/+和Fe”的相互转化等核心知识，以宏观辨识、微观探析、符号表征为主要逻辑线索，过 程中同时结合实验探究、证据推理模型认识为主要核心素养及认识思路和方式，将本单元分解为4个任 务主题。+2单质氧化物氢氧化物盐单元整体构思如下：物质类别五、情境与任务大情境任务活动设计意图(过去)汉朝 时期中华民族 的版图达到空 前规模，甚至 将不可一世的 匈奴赶出了亚 洲,是什么让 我们如此强 大？任务1:带着“化学

12、 视角”去考古，探求 中华民族第一次崛 起的原因。(1)观看视频找寻汉武帝反击匈 奴，开疆扩土的技术原因(2)探究铁在自然界的存在形态， 从已有知识与古代文献探寻炼铁的 方案。(3)确定现代高炉炼铁的工艺流 程，用化学符号表征其中的化学反 应.通过考古发现与 文献资料，学生感 受科学技术革新 对人类文明发展 带来的作用，体验 中华民族在古代 的辉煌历史，提升 民族自豪感。以化 学视角审视金属 冶炼的发展历程。任务2：从古代义献 中探寻铁的化学性 质。(1)引用吕氏春秋、天工开 物等文献，结合已学知识，铁的 物理性质有哪些？(2)引用宋史食货志关于湿 法炼铜的记载，结合已学内容，了 解铁具有哪些

13、化学性质。(3)古代的高炉炼铁事故，结合现 代真实的情境，从安全角度，解答 为什么注铁水模具需干燥处理？体 验实验探究解决实际问题的过程。通过古代文献与 学生已有认知，自 行归纳铁的物理 性质。通过湿法炼 铜，高炉炼铁安全 生产等，引导学生 从物质类别和价 态角度整理铁的 化学性质，并用化 学方程式进行表 征。(现在)从港珠澳大桥 通车一周年 看，中国在钢 铁技术上的再 次领先，让中 华民族的伟大 复兴指日可 待。体验身边 物质化学实验 探究过程。任务3：设置情境， 从港珠澳大桥建设 过程中，要克服的一 大难题钢铁生锈 认识了解铁的氧化铁及氢氧化物。(1)取氧化亚铁，氧化铁，四氧化 三铁三种样

14、品，进行物理性质探究。(2)完成【实验3-1】探究氢氧化 铁、氢氧化亚铁的性质。(3)探究Fe(0H)2的制备过程。设置生活情境，激 发学生学习热情； 通过实验探究，直 观了解铁的氧化 物、氢氧化物的性 质。(将来)感受科学技术 带来的国家发 展，同时注意 到经济发展也 带来了环境问 题，如何应用 化学知识解决 环境问题！任务4：通过实验探 究印刷电路板的制 作与“腐蚀液”的回 收处理，感受化学知 识给经济发展与环 境保护带来的双重 效果。(1 )通过覆铜板制作图案，了解Fe3+-Fe的转化关系。(2)通过“腐蚀液”处理,了解Fe3+-Fe的转化关系。(3)从物质类别和价态角度，构建 铁及其化

15、合物的坐标关系图。设置课本情境，通 过实验，激发学生 的学习主动性。同 时，引导学生自行 归纳课时知识点。六、教学活动示例及说明【学习任务1】带着“化学视角”去考古，探求中华民族第一次崛起的原因，了解炼铁工艺的原理。【活动设计】【情境】观看汉武帝反击匈奴，开疆扩土 的视频；通过视频，我们知道汉武帝时期的中华民族凭 借冶炼生铁的技术从军事装备上碾压匈奴，实 现了中华民族的第一次崛起。甚至在汉元帝时 期，名将陈汤喊出了让人热血沸腾的话语“犯 强汉者，虽远必诛！ ”。活动2【提问】L冶炼生铁的原料从何而来？资料1太平经卷七十二中记载：“使 工师击冶石，求其铁烧冶之，使成水，乃后使 良工万锻之，乃成莫

16、邪(古代的利剑)耶。” 2.根据上述资料，思考、讨论铁如何从化合态 变为游离态？(氧化还原反应角度)3.请回顾已学过的知识，尽可能多的写出实现 上述转化的方程式。根据提示，写出相关化学方程式活动3【资料2】【图片11通过上述文字，结合图片，讨论并书写现代工 业炼铁高炉中的化学反应。1 .加焦炭、通空气的目的是什么？2 .同时加入石灰石的作用何在？书写相关的方程式：【设计意图】通过考古发现与文献资料，学生感受科学技术革新对人类文明发展带来的作用，体验中华 民族在古代的辉煌历史，提升民族自豪感。以化学视角审视金属冶炼的发展历程。【学习任务2】引经据典，研究铁的性质。（研究铁的物理、化学性质）加1材

17、料一：吕氏春秋记载：“慈石（慈石即 现在说的天然磁铁）召铁，或引之也” 材料二：天工开物五金凡钢铁炼法，用熟铁打成薄 片如指头阔，长寸半许，以铁片束包尖紧，生 铁安置其上。铁的物理性质：活动2:材料三：宋史食货志的记载：“以生铁锻 成薄片，排置胆水槽中，浸渍数日，铁片乃为胆 水所薄,上生赤煤,取括赤煤入炉,三炼成铜。大 率用铁二斤四两，得铜一斤。饶州兴利场、信州 铅山场各有岁额，所谓胆铜也”。以前的学习当中，还有其他与铁有关的化学 方程式吗？并从氧化还原反应角度说明铁的价 态变化。书写铁与硫酸铜反应方程式：举例其他已学的方程式，进行从物质价态变化 进行分类。活动3材料四：汉代高炉事故：汉成帝河

18、平二年（公元前27 年），还是?市郡铁官铸铁，“铁不下，隆隆如 雷声，又如鼓音。十三人惊走。音止，还视地， 地陷数尺，炉分为十，一炉中销铁散如流星， 皆上去，与征和二年（公元前91年）同象。” 引发思考：温度更高的现代高炉炼铁的设备车 间的注意事项。2007年河北宣钢炼铁厂发生爆炸事故，事故原因：高炉干渣中的高温铁与水引起爆炸。 实验室模拟：铁与水蒸气反应。提供：铁粉，水，棉花，五水硫酸铜，磁铁， 肥皂水，酒精灯（若干），酒精灯防风罩，试 管（若干），导管，球形玻璃管，烧杯，火柴， 铁架台。1 .演示书本实验，探讨实验过程中的遇到的问 题。2 .与学生探讨改进实验。1 .根据演示实验中，遇到的

19、问题，探讨更好的 实验装置。2 .根据实验现象书写铁与水蒸气反应的化学 方程式：【设计意图】通过古代文献与学生已有认知，自行归纳铁的物理性质。通过湿法炼铜，高炉炼铁安全生 产等，引导学生从物质类别和价态角度整理铁的化学性质，并用化学方程式进行表征。【学习任务3】了解铁的化合物性质，从物质分类、物质价态认识铁及其化合物。【活动设计】【视频1】港珠澳大桥一周年，钢铁技术的重大 突破及带来的中华民族的伟大复兴。在大桥应用的多项关键技术中，由中科院金 属研究所提供的桥基钢管复合桩系列防腐蚀解 决方案，为保证大桥达到120年的超长寿命发挥 了关键作用。在高盐度，高湿度的伶仃洋里，港珠澳大桥 的一大劲敌就

20、是“铁锈”，今天我们一起来认识 一下化学家眼中的铁锈。通过科学技术的革新为国家复兴带来的产物，激 发学生的民族自豪感。同时引出本课时的内容一 一铁的氧化物，思考身边常见的物质的物理、化 学性质。活动1【实物展示】氧化亚铁、氧化铁、四氧化三铁，通过实物，了解铁的氧化物的物理性质，借助实探究铁的氧化物的物理性质。【探究实验1】药品：氧化铁，氧化亚铁，四氧 化三铁，铁粉，磁铁，盐酸，蒸偏水，试管，滴 管。验室中的常见药品，探究铁的氧化物部分的物 理、化学性质。活动2【过渡】通常情况下，如何从铁转变为“铁锈”？ 中间产物有什么？我们一起在实验室中模拟“铁 锈”的生成过程。【实验3-1在两支试管中分别加

21、入少量FeCl3 溶液和FeS04溶液，然后各滴入NaOH。观察并描 述反生的实验现象。分组实验，说出实验现象。书写相关化学方程式：根据实验现象书写Fe (OH) 2Fe (OH) 3的化学方程式：活动3【思考与讨论】：由实验3-1可知，白色的Fe(0H)2会被溶解在溶 液中的氧气所氧化。那么，在实验室里，如何得 到 Fe (OH)2呢?通过讨论,找出避免与氧气接触的Fe(0H)2的制 备方法，体验化学实验的开放性。【设计意图】设置生活情境，激发学生学习热情；通过实验探究，直观了解铁的氧化物、氢氧化物的性 质。【学习任务4】利用覆铜板制作图案，到覆铜板“腐蚀液”的科学处理，实现FC?和Fe的相

22、互转化，感 受化学知识在环境保护中的重要作用。【活动设计】活动1完成【实验3-2 Fe的检验,说出实验现象，书写化学方程式：O活动2【探究】如何在覆铜板制作图案，按书本P70 要求完成实验。观察实验现象，并展示制作的 图案。观察实验现象，了解Fe-Fe的转化关系，书写化学方程式o活动3【思考与讨论】：为使使用后的“腐蚀液”能得到充分利用，如 何处理使用后的“腐蚀液”？设计实验方案。分组讨论，讨论实验方案。写出Fe*-Fe3+转化 关系，书写相关化学方程 式O活动4【小结】从物质类别和价态角度，将三课时学 到的铁及其化合物在一个坐标系中表示，并标 明转化关系。讨论构建坐标系图，归纳知识内容，完成

23、知识 体系。【设计意图】设置情境，培养学生节约资源、保护环境的可持续发展意识；通过实验探究，直观了解Fe?+ 和F/的相互转化关系。增加图示法、建立坐标系的方法，引导学生从物质类别和价态角度认识铁及其 化合物。七、评价设计1 .水平标准(1)能列举、描述、辨识典型物质重要的物理和化学性质及实验现象。能用化学方程式、离子方程式 正确表示典型物质的主要化学性质。(2)能从物质类别、元素价态的角度，依据复分解反应和氧化还原反应原理，预测物质的化学性质和 变化，设计实验进行初步验证，并能分析、解释有关实验现象。(3)能根据教材问题设计简单的实验方案，完成实验操作，观察物质及其变化的现象，客观进行记录,

24、 对实验现象作出解释，发现和提出需要进一步研究的问题。(4)能说明常见元素及其化合物的应用(如金属冶炼、合成氨等)对社会发展的价值、对环境的影响.2 .评价策略在对学生学业状况的评价设计，既要关注知识的落实，更要关注学生在素养方面的发展，体现教、 学、评的一致性。并且在教学活动的进行过程中，不断进行教学的生成和评价的进行。练习与测评典型样例例126.某化学兴趣小组利用如图装置进行铁与水蒸气反应的实验，并检验产物的性质，请回答下列问 题：还嫌铁粉和行锦绒(1) A装置的作用是,烧瓶底部放碎瓷片的作用是 o装置B中发生反应的化学方程式是,该反应中氧化剂是,氧化产物是 o(3)D的作用是 o(4)E

25、中的实验现象是 o(5)A、B两个装置中应先点燃 处的酒精(喷)灯，点燃E处酒精灯之前应进行的操作是例2.如图所示装置，可用来制取和观察Fe(0H)2在空气中被氧化过程中的颜色变化。实验时必须使用 铁屑和6 mol L的硫酸，其他试剂任选。请回答下列问题：(DB中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的物质是, A中反应的离子方程式是 O(2)实验开始时应先将活塞a(填“打开”或“关闭”其目的是 o简述生成Fe(OH)2的操作过程：o实验完毕，打开b处活塞，放入一部分空气，此时B中发生反应的化学方程式为。图中(填“能”或“不能”)较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀。例3.某化学兴趣小组利用下列试剂:铁粉、锌粉、0.1 mol L-1 FeCk溶液、0. 1 mol L FeCl2 溶液、KSCN溶液、新制氯水，探究Fe F/的氧化性、还原性，并利用实验结论解决一些问题。用所给试剂写出体现Fe?+具有还原性的反应的化学方程式：o 设计实验方案，完成下列表格。探究内容实验方案实验现象探究Fe具 有氧化性取少量0. 1 mol - Ld FeCh溶液，往溶液 中加入足量铁粉，再加入少量KSCN溶液加入铁粉后，溶液颜色变为o加入KSCN溶液后，溶液