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1、2022年魯科版高中化學必修1第2章 第3節(jié) 第3課時鐵及其氧化物的氧教學設計2 【教學目標】 【知識與技能】：通過金屬鐵、氯化亞鐵、氯化鐵的氧化性和還原性的探究實驗，使學生掌握金屬鐵、氯化亞鐵、氯化鐵之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系；了解Fe3+的檢驗方法；培養(yǎng)學生的操作技能、觀察能力、和分析問題的能力。 【過程與方法】：通過金屬鐵、氯化亞鐵、氯化鐵的氧化性或還原性的探究實驗，使學生學會預測物質(zhì)的性質(zhì)——設計實驗方案進行實驗并進行觀察——分析實驗現(xiàn)象，得出結(jié)論的科學探究方法。通過預測與假設、方案設計、實驗記錄、分析歸納。 【情感、態(tài)度和價值觀】：使學生學會預測物質(zhì)的性質(zhì)，并通過實驗探究得到

2、證實，體驗科學探究成功的喜悅；同時培養(yǎng)他們善于與他人合作的良好心理品質(zhì)。并通過“身邊的化學”等內(nèi)容，認識鐵在促進人體健康中的作用，了解化學知識在豐富人類生活方面的重要作用。. 【教學過程】 一、探究鐵及其化合物的氧化性和還原性 1.鐵元素的存在形態(tài)： 游離態(tài)：隕鐵 化合態(tài)：鐵元素主要以＋2價和＋3價的化合態(tài)存在。在地殼中的質(zhì)量分數(shù)為4.65％，處于第四位，僅次于氧、硅和鋁。 2.按不同標準給鐵及其化合物分類 （1）按單質(zhì)、氧化物、酸、堿、鹽給上述物質(zhì)分類。 單質(zhì)：鐵；氧化物：FeO、Fe2O3、Fe3O4；堿： Fe(OH)2、Fe(OH)3；鹽：FeCl2、FeCl3、FeS

3、O4、Fe2(SO4)3 （2）按鐵元素的化合價給上述物質(zhì)分類。 0價：Fe；+2價：FeO、FeCl2、FeSO4、Fe(OH)2；+3價：Fe2O3、FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(OH)3 3.鐵在氧化物——FeO、Fe2O3、Fe3O4性質(zhì)的比較 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗名 —— 鐵紅 磁性氧化鐵 色態(tài) 黑色粉末 紅棕色粉末 黑色晶體 水溶性 難溶 難溶 難溶 化合價 ＋2 ＋3 ＋2、＋3 與CO、H2反應 FeO＋CO Fe＋CO2 FeO＋H2Fe＋H2O Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 Fe2O3＋3

4、H22Fe＋3H2O Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2 Fe3O4＋4H23Fe＋4H2O 與稀硫酸反應 FeO＋H2SO4＝FeSO4＋H2O Fe2O3＋3H2SO4＝Fe2(SO4)3＋3H2O Fe3O4＋4H2SO4＝Fe2(SO4)3＋FeSO4＋4H2O 4．鐵的氫氧化物——4Fe(OH)2和4Fe(OH)3性質(zhì)的比較 （1）氫氧化亞鐵： 制備：FeCl2＋2NaOH＝Fe(OH)2↓＋2NaCl 物理性質(zhì)：白色難溶的弱堿 化學性質(zhì)：①與強酸反應 ②還原性：易被氧化劑所氧化。如：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)3 思考：實驗室在制備Fe

5、(OH)2時，為防止被氧化，可以采取哪些措施？ 提示：實驗室制備氫氧化亞鐵時，因氫氧化亞鐵在空氣中極易與氧氣、水反應生成氫氧化鐵，更要注意隔絕空氣。其方法是：①亞鐵鹽需新制（用足量鐵與稀硫酸反應或還原氯化鐵溶液）；②將所用氫氧化鈉溶液煮沸以趕盡溶于其中的空氣（O2）；③使用長滴管吸入氫氧化鈉溶液后將滴管伸至氯化亞鐵溶液的液面以下，慢慢擠壓乳膠頭使氫氧化鈉與氯化亞鐵接觸。 （2）氫氧化鐵： 制備：FeCl3＋3NaOH＝Fe(OH)3↓＋3NaCl 物理性質(zhì)：紅褐色難溶固體 化學性質(zhì)：與強酸反應。Fe(OH)3＋ 3H2SO4＝ Fe2(SO4)3＋3H2O 二、探究鐵及其化合物的氧

6、化性和還原性 預測：鐵元素顯0價時，只有還原性；顯+3價時，只有氧化性；顯+2價時，既有氧化性，又有還原性。 1.Fe的還原性：與H+、Cu2+、Fe3+、Cl2等反應 Fe＋2H+ ＝ Fe2+＋H2↑、Fe＋Cu2+ ＝ Fe2+＋Cu、2Fe3+＋ Fe ＝3Fe2+、2Fe＋3Cl2 2FeCl3 2.Fe3+的氧化性：與Fe、Cu、Zn反應 2Fe3+＋ Fe ＝3Fe2+、2Fe3+＋Cu ＝ 2Fe2+＋Cu2+、3Zn＋2Fe3+ ＝ 3Zn2+＋2Fe 3.Fe2+的氧化性： 與鋅反應 Zn＋Fe2+ ＝ Zn2+＋Fe 4.Fe2+的還原性：與氯水等反

7、應 2Fe2+＋Cl2 ＝ 2Fe3+＝2Cl－ 5.鐵及其化合物的相互轉(zhuǎn)化示意圖 三、Fe2+與Fe3+的鑒別 1.直接觀察顏色：Fe2+的溶液呈淺綠色，F(xiàn)e3+的溶液呈棕黃色。 2.利用顯色反應： Fe2+的溶液＋KSCN或NH4SCN溶液，溶液不呈紅色；Fe3+的溶液+KSCN或NH4SCN溶液，溶液呈血紅色。 有關(guān)離子方程式：Fe3+＋SCN－＝［Fe(SCN)］2+ 3.利用鐵化合物沉淀的顏色： Fe2+的溶液＋NaOH溶液，出現(xiàn)白色沉淀，迅速變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色；Fe3+的溶液＋NaOH溶液，出現(xiàn)紅褐色沉淀。 有關(guān)反應式：Fe2+＋2OH－＝Fe(O

8、H)2↓、4Fe(OH)2＋2H2O＋O2＝4Fe(OH)3； Fe3+＋3OH－＝Fe(OH)3↓ 4.利用Fe3+的氧化性： （1）Fe2+的溶液＋Cu片，無明顯現(xiàn)象；Fe3+的溶液＋Cu片，銅被腐蝕，溶液變?yōu)樗{綠色。 有關(guān)離子方程式：2Fe3+＋Cu＝2Fe2+＝Cu2+ （2）Fe2+的溶液＋淀粉KI試紙，試紙不變藍；Fe3+的溶液＋淀粉KI試紙，試紙變藍。 有關(guān)離子方程式：2Fe3+＋2I－＝2Fe2+＋I2 5.利用Fe2+的還原性： （1）Fe2+的溶液＋酸性KMnO4溶液，KMnO4溶液紫色褪去；Fe3+的溶液＋酸性KMnO4溶液，KMnO4溶液紫色不褪。 （

9、2）Fe2+的溶液＋氯水，溶液變?yōu)樽攸S色；Fe3+的溶液＋氯水，無明顯現(xiàn)象。 有關(guān)離子反應式：2Fe2+＋Cl2＝2Fe3+＋2Cl－ （3）注意：以上方法以KSCN溶液鑒別最常用。 四、小結(jié):氧化還原反應概念之間的關(guān)系 上述關(guān)系也可總結(jié)成：升(價升高)—失(電子)—氧(被氧化)—還(還原劑，具有還原性) 降(價降低)—得(電子)—還(被還原)—氧(氧化劑，具有氧化性) 五、Fe3 + 具有一定的氧化性 可被Fe、 I－、S2- 、Cu等還原為Fe2 2Fe3 + + F == 3Fe2 + (在Fe3 + 溶液中,加入Fe,Fe溶解而無

10、氣體) 2Fe3 + + Cu == 2Fe2 + + Cu2 + (用FeCl3溶液腐蝕銅,印刷電路) 2Fe3 + + 2I－ == Fe2 + + I2 (Fe3 + 能使KI淀粉試紙變藍) 六、Fe2 + 具有一定的還原性， 可被H2SO4、HNO3、Cl2、O2等氧化為Fe3 + 2Fe2 + + Cl2 == 2Fe3 + + 2Cl—(Cl2、Br2可氧化Fe2 + ) 5Fe2 + + MnO4－ + 8H + == 5Fe3 + + 5Mn2 + + 4H2O (Fe2 + 可使KMnO4溶液褪色) 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O == 4Fe

11、(OH)3 (Fe(OH)2不穩(wěn)定) 2Fe2 + + H2O2 + 2H + == 2Fe3 + + 2H2O (雙氧水可氧化Fe2 + ) 12FeSO4 + 3O2 == 2Fe2O3 + 4Fe2(SO4)3 (久置的FeSO4被氧化) 弱氧化劑：H+、Cu2+、Fe3+等 Fe Fe2 + 還原劑：Zn等 強氧化劑：如稀HNO3、Cl2、O2等 Fe

12、 Fe3 + 還原劑 ： 如Zn等 強氧化劑:Cl2,Br2,O2,HNO3,濃H2SO4,KMnO4,H2O2,Na2O2,NaClO等 Fe2+ Fe3+ 七、檢測題 1. 將下列四種鐵的化合物溶于稀鹽酸，滴加KSCN溶液沒有顏色變化，再加入氯水即呈紅色的是（ ） A．FeO B．Fe2O3 C．FeCl3 D．Fe2(S

13、O4)3 2.根據(jù)反應式①2Fe3＋＋2I－＝2Fe2＋＋I2?、贐r2＋2Fe2＋＝2Br－＋2Fe3＋可判斷離子還原性由強到弱的順序為（ ） A．Br－、Fe2＋、I－ B．I－、Fe2＋、Br－ C．Br－、I－、Fe2＋ D．Fe2＋、I－、Br－ 3. 下列物質(zhì)反應后一定有+3價鐵生成的是（ ） ①過量的Fe與Cl2反應；②Fe與過量稀H2SO4反應后，再向其中加KNO3；③Fe(NO3)2溶液中加少量鹽酸；④Fe和Fe2O3的混合物溶于鹽酸中。 A．只有① B．只有①② C．只有①②③

14、 D．全部 4. 兩種金屬混合物30g，投入足量的稀鹽酸中，反應后生成氣體0.5mol，則混合物中的兩種金屬為（ ） A．鎂與鐵 B．鋁與鐵 C．銅與鋁 D．鎂與鋅 5. 鐵酸鈉（Na2FeO4）是水處理過程中使用的一種新型凈水劑，已知它的氧化性強于KMnO4，在反應中被還原為Fe3+，將它溶入渾濁的泥水中，既能起殺菌消毒作用，又能使泥沙沉降，試回答： （1）制取鐵酸鈉的反應方程式為：2Fe(NO3)3＋16NaOH＋3Cl2＝2Na2FeO4＋6NaNO3＋6NaCl＋8H2O 該反應的氧化劑是

15、 ，氧化產(chǎn)物是 ； （2）鐵酸鈉能沉降泥沙的原因是 。 6. 用下面兩種方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。 方法一：用不含F(xiàn)e3＋的FeSO4溶液與用不含O2的蒸餾水配制的NaOH溶液反應制備。 （1）用硫酸亞鐵晶體配制上述FeSO4溶液時還需加入稀H2SO4和 ； （2）除去蒸餾水中溶解的O2常采用 的方法； （3）生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用長滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再擠出NaOH溶液。這樣操作的理由是

16、 。 方法二：在如圖裝置中，用NaOH溶液、鐵屑、稀H2SO4等試劑制備。 （1）在試管Ⅰ里加入的試劑是 ； （2）在試管Ⅱ里加入的試劑是 ； （3）為了制得白色Fe(OH)2沉淀，在試管Ⅰ和Ⅱ中加入試劑，打開止水夾，塞緊塞子后的實驗步驟是 ； （4）這樣生成的Fe(OH)2沉淀能較長時間保持白色，其理由是 。 檢測題參考答案 1. 【解析】由題意可知，A中的Fe2+與SCN－結(jié)合沒有顏色改變，但通入Cl2后發(fā)生下列反應，生成Fe

17、3+，溶液變?yōu)榧t色。2Fe2+＋Cl2＝2Fe3+＋2Cl－，F(xiàn)e3+＋SCN－ ＝［Fe(SCN)］2+。 【答案】A 2. 【解析】首先確定各反應的還原劑(①為I－，②為Fe2＋)和還原產(chǎn)物(①為Fe2＋②為Br－)，其次是根據(jù)還原劑的還原性強于還原產(chǎn)物的還原性，推出還原性：I－＞Fe2＋，F(xiàn)e2＋＞Br－，最后綜合給出離子還原性強弱順序為：I－＞Fe2＋＞Br－。 【答案】B 3. 【解析】①中的Cl2氧化性強，它能將鐵氧化為+3價，由于不是在溶液中反應，因此過量的鐵不會將氯化鐵還原。②中Fe與稀H2SO4反應只能生成Fe2+，但要注意，由于稀H2SO4過量，加入KNO3后，H+

18、、硝酸根離子能將Fe2+氧化成Fe3+。③從表面上看不會發(fā)生反應，但實際上發(fā)生了Fe2+被H+和硝酸根離子氧化的反應。④中首先發(fā)生Fe與鹽酸生成FeCl2、Fe2O3與鹽酸生成FeCl3的反應，但題中未給出反應物間相對量的關(guān)系，若鐵是足量的，則能將生成的FeCl3全部還原為FeCl2。 本題涉及0價鐵變?yōu)?3價鐵、+2價鐵變?yōu)?3價鐵及+3價鐵變?yōu)?2價鐵，應從氧化劑的強弱、反應條件及反應物間的相對量進行分析。鐵的0價、+2價、+3價在一定條件下均可相互轉(zhuǎn)化，在分析具體問題時，應善于抓住轉(zhuǎn)化的條件，挖掘出隱含的反應。 【答案】C 4. 【解析】本題考察的知識點是混合物成分的確定．假設30

19、g全為鎂、鐵、鋁、銅、鋅，生成氣體的物質(zhì)的量分別為大于0.5mol，大于0.5mol，大于0.5mol，0mol，小于0.5mol，．混合物中的組成為大于0.5mol和小于0.5mol之間． 解答此題目的關(guān)鍵點是熟悉金屬與酸反應制取氫氣的化學方程式。解題方法一般為極值法，即假設混合物中的成分為單一的一種，計算出所求值，則混合時所得量在最大值與最小值之間。當遇到混合物種類確定的計算題型時，可以考慮這種方法，使解題過程簡化。 【答案】C、D 5. 【解析】（1）上述反應雖然比較復雜，但只要我們熟練掌握氧化還原反應中各個概念，即可順利解答。反應物中，Cl2中Cl元素的價態(tài)是0價，而在生成物

20、NaCl中Cl元素的價態(tài)是－1價（化合價降低），因此，Cl2是氧化劑；Fe(NO3)3中的Fe元素由＋3價升高到＋6價（Na2FeO4），Na2FeO4是Fe(NO3)3被氧化以后的產(chǎn)物，即氧化產(chǎn)物。（2）本題要求較高，但聯(lián)想到我們第1節(jié)學到的有關(guān)Fe(OH)3膠體的制備及性質(zhì)，也就不難回答了。 大家都知道，自來水必須經(jīng)過消毒、凈化之后才能飲用。最常用的消毒劑是氯氣，但由于氯氣對人體也有一定危害，人們正在積極尋找高效、低毒的殺菌消毒劑，Na2FeO4就是其中的一種。Na2FeO4中的Fe元素為非常規(guī)的＋6價，因而具有很強的殺菌消毒能力，而其還原產(chǎn)物Fe3+還能與水作用生成Fe(OH)3膠體，

21、能起到“凈水”的作用，真是一舉兩得。 【答案】（1）NaCl （2）還原產(chǎn)物Fe3+水解生成Fe(OH)3可凈水。 6. 【解析】方法一：（1）由于Fe2+具有較強的還原性易被氧化為Fe3+，故在配好的溶液中常加一枚鐵釘或適量鐵屑以防止其氧化。（2）由于氣體的溶解度隨溫度升高而迅速減小，故可用加熱的方法除去蒸餾水中溶解的O2。（3）空氣中含有大量的O2，為防止生成的Fe（OH）2沉淀與空氣接觸，需將吸取的NaOH溶液的試管放入液面以下后再擠出。方法二：（1）由所給試劑及裝置特點知，試管Ⅰ為封閉系統(tǒng)，應為產(chǎn)生H2并趕盡溶液中的空氣及液面上方空氣的裝置，故Ⅰ中加入的試劑為鐵和稀H2SO4

22、。（2）試管Ⅱ中加入的試劑為NaOH。（3）為確保實驗在無氧狀態(tài)下進行，必須把系統(tǒng)中的O2排除干凈，故接下來的操作應為檢驗試管Ⅱ出口處排出的氫氣純度，當產(chǎn)生氫氣較純時再夾緊止水夾。（4）由于試管Ⅰ中產(chǎn)生的H2充滿了Ⅰ、Ⅱ兩支試管，外界空氣不易進入即Fe（OH）2是在H2的還原性氣氛中產(chǎn)生的，故Fe(OH)2的白色沉淀可保持較長的時間。 此題所考察的是氫氧化亞鐵的實驗室制備原理和操作方法，及選擇操作方法的依據(jù)。并依此為基礎(chǔ)考察學生設計和完成實驗的能力。由此題我們可以看出，要提高設計和完成實驗的能力，同學們必須扎扎實實做好以下六項工作：①分析實驗的目的。②分析實驗所依據(jù)的化學反應原理。③分析實驗的裝置和儀器及使用注意事項。④分析實驗的基本操作步驟，為什么要這樣操作，不這樣操作行不行，有什么樣的后果。⑤分析實驗后面所附的問題和討論，真正理解相關(guān)問題。⑥從安全性，環(huán)保性（減少污染），節(jié)約性（不浪費藥品），效果性（現(xiàn)象明顯）等角度出發(fā)，分析還能對該實驗進行怎樣的改進。 【答案】方法一：（1）鐵屑 （2）煮沸 （3）避免生成的Fe(OH)2沉淀接觸O2 方法二（1）稀H2SO4、鐵屑 （2）NaOH溶液 （3）檢驗試管Ⅱ出口處排出的氫氣的純度。當排出的H2純凈時，再夾緊止水夾。（4）試管Ⅰ中反應生成的H2充滿了試管Ⅰ和試管Ⅱ，且外界空氣不容易進入。