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2019-2020年高中化學（大綱版）第二冊 第四章 幾種重要的金屬 第二節(jié)鐵和鐵的化合物(第一課時) 從容說課 本節(jié)教材可以分為兩部分，即鐵的性質(zhì)和鐵的重要化合物。 本節(jié)教材從人類使用鐵的歷史開始，簡單介紹我國古代人民用鐵、冶鐵的成就及現(xiàn)代我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展。以激發(fā)學生熱愛社會主義祖國、獻身科學的熱情。 教材的第一部分是鐵的性質(zhì)，著重介紹鐵的化學性質(zhì)。教材引導學生從鐵在元素周期表中的位置、鐵在地殼中的含量等知識，引申到鐵的重要性。 對于鐵的化學性質(zhì)。結(jié)合鐵原子的電子構(gòu)型、失電子情況和金屬活動順序，共介紹了4條主要性質(zhì)，并安排了兩個演示實驗。 在教材的第二部分鐵的重要化合物中，介紹了三種氧化物、兩種氫氧化物和兩種鐵鹽，其 中較難理解的是二價鐵和三價鐵的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系。 在學習鐵的化學性質(zhì)時，結(jié)合討論，邊講邊實驗。首先要求學生回憶鐵在金屬活動性順序中的位置，根據(jù)鐵在金屬活動性順序中的位置可初步判斷鐵是一種比較活潑的金屬。然后討論鐵跟非金屬以及跟化臺物的反應(yīng)，進一步得出鐵是一種比較活潑的金屬的結(jié)論。 在進行鐵的氧化物的教學時，可展示氧化亞鐵、氧化鐵、四氧化三鐵的樣品．通過觀察、討論，比較這三種氧化物的組成和性質(zhì)。 鐵的氫氧化物的教學采用邊講邊實驗的形式。重點放在氫氧化亞鐵的制備和性質(zhì)上。 鐵化合物和亞鐵化合物間的相互轉(zhuǎn)化是本節(jié)教學的難點。在前面教學的基礎(chǔ)上，學生對Fe2+和Fe3+問的相互轉(zhuǎn)化已有了一定的認識,基于此補充兩個演示實驗。(1)在一支試管里加入2 mL新制備的l molL-1。的FeCl2。溶液，逐滴加入新制備的飽和氯水，溶液顏色由淺綠色變成黃色。(2)在一支試管里加入2 mL，1 molL-1的FeCl3溶液．加入2 mL 2 molL-1的鹽酸酸化后，再加入少量還原鐵粉或新的鐵釘，溶液顏色由黃色逐漸變成淺綠色。 通過觀察溶液顏色的變化,使學生更直觀地了解到Fe2+和Fe3+間的相互轉(zhuǎn)化．然后進一步引導學生運用氧化還原反應(yīng)的知識分析Fe2+和Fe3+相互轉(zhuǎn)化的內(nèi)因和外因。 Fe3+的檢驗．采用邊講邊實驗的方法。要求學生觀察分析[實驗4一11]后．預測[實驗4一12]和[實驗4一13]可能發(fā)生的現(xiàn)象,再用實驗證明預測是否正確．然后用鐵化合物和亞鐵化合物相互轉(zhuǎn)化的知識進行分析和解釋，以培養(yǎng)學生運用所學知識解決實際問題的能力。 ●教學目標 1.使學生掌握鐵的化學性質(zhì)。 2.使學生理解鐵鹽和亞鐵鹽的相互轉(zhuǎn)變。 3.使學生了解鐵的氧化物和氫氧化物。 4.使學生掌握鐵離子的檢驗方法。 ●教學重點 鐵的化學性質(zhì)；鐵鹽和亞鐵鹽的轉(zhuǎn)變；鐵離子的檢驗。 ●教學難點 二價鐵和三價鐵的相互轉(zhuǎn)化。 ●課時安排 二課時 ●教學方法 1實驗法。 2.對比法 3.歸納法 ●教具準備 鐵絲、Cl2、H2O、鐵粉、FeO、Fe2O3、Fe3O4、FeCl3溶液、NaOH溶液、鹽酸、稀H2SO4、FeCl2溶液、KSCN溶液。 2酒精燈、酒精噴燈、干燥管（裝有干燥劑）、試管若干、膠頭滴管。 3．投影儀、膠片若干。 ●教學過程 ★第一課時 ［導入］（教師舉起用鋼鋸鋸開的粗鐵絲） ［師］請同學們迅速傳著看一下，要注意它的橫斷面，并且能說出它的顏色。 ［生］銀白色，具有金屬光澤。 ［師］好，這是鐵的真面目，可我們對人類使用鐵的歷史又知道多少呢？請同學們閱讀投影內(nèi)容。 [投影]鐵是在自然界中廣泛存在、在生活中應(yīng)用極為普遍、在現(xiàn)代工業(yè)中最重要和應(yīng)用最多的金屬。鐵和碳元素的合金（即鋼和生鐵）在人類生產(chǎn)及生活中起著極為重要的作用。歷史上，把廣泛使用鐵制生產(chǎn)工具的時代稱為“鐵器時代”，以標志生產(chǎn)力的發(fā)展水平。現(xiàn)代，生鐵和鋼已成為用量最多的金屬材料。1980年世界生產(chǎn)生鐵5.05億噸，鋼7.18億噸。我國是世界上最早使用鐵的國家之一，1996年，我國鋼產(chǎn)量超過1億噸，躍居世界首位。從公元1世紀起鐵便成了我國最主要的金屬。鋼鐵的生產(chǎn)和使用是人類文明和社會進步的一個重要標志。 ［師］看來，鐵是非常重要的一種金屬，那么，我們就來學習一下鐵及其化合物的性質(zhì)。 ［板書］第二節(jié) 鐵和鐵的化合物 一、鐵的性質(zhì) ［師］請同學們打開元素周期表，要能夠說出Fe元素在周期表中的位置及在地殼中的含量。 [學生看書后回答]Fe位于第四周期Ⅷ族，最外層有2個電子，容易失去最外層電子顯+2價，次外層的一個電子也經(jīng)常參加反應(yīng)，故也常表現(xiàn)+3價。Fe元素在地殼中含量居第4位，僅次于鋁。 ［師］鐵是一種歷史悠久、應(yīng)用最廣泛、用量最大的金屬。下面我們來學習它的性質(zhì)。鐵的物理性質(zhì)我們早已在初中學習過，現(xiàn)在我們來共同回憶一下。 ［板書］1.物理性質(zhì)：純凈的單質(zhì)鐵為銀白色，具有金屬光澤，密度較大，熔點較高，易導電、導熱，有良好延展性，質(zhì)地較軟的固體?？杀淮呕? ［師］鐵的化學性質(zhì)非?；顫?，它能跟許多物質(zhì)發(fā)生化學反應(yīng)。下面我們著重學習Fe跟非金屬單質(zhì)、水、酸、鹽溶液的反應(yīng)。 ［板書］2.化學性質(zhì) (1)鐵跟非金屬的反應(yīng) ［師］在初中時，我們曾學過，灼熱的鐵絲在氧氣里燃燒，生成黑色的四氧化三鐵。那么，鐵還能跟其他非金屬反應(yīng)嗎？下面讓我們共同做一個實驗。 ［演示實驗4—7］指導同學們觀察實驗現(xiàn)象。 ［生］我們可以觀察到，鐵絲在Cl2中燃燒，生成棕黃色的煙。加水振蕩后，生成黃色溶液。 [思考]：燃燒是否必須有氧氣參加？ 答案：不一定。像Cu、Fe均可以在Cl2中燃燒，Mg可以在CO2中燃燒 ［師］鐵絲在Cl2中燃燒生成的棕色煙，是FeCl3的小顆粒，溶于水形成黃色溶液。請同學們寫出化學反應(yīng)方程式。 ［板書］2Fe+3Cl22FeCl3 ［投影練習］下列各離子組成在無色溶液中能大量共存的是( ) A.NO、NH、Fe3+、Na+ B.NO、Ag+、Cl－、K+ C.Cu2+、SO、H＋、Cl－ D.H+、Na+、Cl－、Ba2+ 解析：Fe3+呈黃色，Cu2+呈藍色，Ag+能與Cl－形成沉淀 答案D ［師］除此之外，F(xiàn)e還能跟S、I2等非金屬發(fā)生反應(yīng)。我們在高一課本氧族元素的內(nèi)容中學過Fe跟S的反應(yīng)，請同學們給出反應(yīng)方程式。 ［生］Fe+SFeS ［師］請同學們標出Fe跟Cl2、S反應(yīng)時化合價的變化情況，并討論這兩種非金屬單質(zhì)的氧化性的強弱。 ［生］Fe與這兩種物質(zhì)發(fā)生化學反應(yīng)時，化合價的變化不同。在Fe跟Cl2的反應(yīng)里，F(xiàn)e原子失去3個電子變成＋3價的Fe。在Fe跟S的反應(yīng)里，F(xiàn)e原子失去2個電子變成＋2價的Fe。 ［講述］在這兩個反應(yīng)中，Cl2、S是氧化劑，Cl2奪電子的能力強，它的氧化性強，S的氧化性相對較弱。 [問題探究]：O2跟Cl2、S相比，氧化性如何呢？ ［生］因為Fe在O2中燃燒生成的是Fe3O4，F(xiàn)e有兩種價態(tài)，所以，O2的氧化能力較Cl2弱，而較S強。 ［小結(jié)并板書］Fe與強氧化劑反應(yīng)生成Fe3+，與弱氧化劑反應(yīng)生成Fe2+，與中等能力的氧化劑反應(yīng)生成Fe3O4。 ［板書］（2）鐵跟水的反應(yīng) ［師］在常溫下，F(xiàn)e跟H2O不起反應(yīng)。但我們知道，在潮濕的地方鐵制品易生銹。那是水和空氣里的O2、CO2等共同作用的結(jié)果，其原理將在本章第四節(jié)學習。 那么，在高溫下，F(xiàn)e能不能跟水反應(yīng)呢？下面，我們來共同完成一個實驗。 ［演示實驗5—8］ ［師］活潑金屬與水作用時，生成對應(yīng)的氫氧化物和H2，如：2Na+2H2O====2NaOH+ H2↑,若高溫時則生成金屬氧化物和氫氣。鐵與水反應(yīng)生成的是Fe3O4。請同學們寫出化學反應(yīng)方程式，并指出氧化劑。 （學生回答，教師補充并板書） 3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2↑,H2O為氧化劑。 [師]你們在初中還學過鐵的哪些性質(zhì)？ [生]與酸反應(yīng) [板書]（3）鐵與酸的反應(yīng) ［師］我們知道，酸有非氧化性酸和氧化性酸，這兩種類型的酸與鐵反應(yīng)情況是不一樣的。 ［板書］①與非氧化性酸反應(yīng) ［師］我們早已學過鐵與稀鹽酸及稀硫酸的反應(yīng)，請同學們寫出這兩個化學方程式。 ［生］Fe+2HCl====FeCl2+H2↑ Fe+H2SO4====FeSO4+H2↑ ［板書］其反應(yīng)實質(zhì)是：Fe+2H+====Fe2++H2↑ ［板書］②與氧化性酸反應(yīng) ［師］Fe與氧化性酸（如稀HNO3）反應(yīng)生成Fe3+，但如果Fe過量，F(xiàn)e3+會與Fe反應(yīng)生成Fe2+。其反應(yīng)的化學方程式是： ［板書］Fe+4HNO3（?。?===Fe(NO3）3＋NO↑+2H2O（Fe不足） 3Fe+8HNO3（稀）====3Fe(NO3)2＋2NO↑+4H2O(Fe過量） ［講解］分析鐵與酸的反應(yīng)，雖然酸都是作為氧化劑反應(yīng)的，但稀鹽酸、稀硫酸中起氧化性的是H＋（2H＋＋2e－====H2↑），而氧化性的酸則不同（如濃H2SO4起氧化性的是＋6價的S），一般與金屬反應(yīng)不產(chǎn)生H2。有關(guān)這部分內(nèi)容，我們在學習硫酸時已詳細地介紹過，這里就不再重復了。需要強調(diào)的一點是，鐵遇冷的濃硝酸、濃硫酸會發(fā)生鈍化，即在鐵表面生成致密的氧化物薄膜，阻止內(nèi)部的金屬進一步被氧化。因此常用鐵制容器裝運濃H2SO4、濃HNO3。 ［板書］（4）鐵跟鹽溶液的反應(yīng) ［師］鐵跟比它活動性弱的金屬的鹽溶液起反應(yīng)時，能置換出這種金屬。請同學們寫出Fe放入CuSO4或CuCl2溶液中的離子方程式。 ［板書］Fe+Cu2+====Fe2++Cu ［投影練習］將質(zhì)量為m g的鐵片放入CuSO4溶液中，過一會兒取出干燥，鐵片質(zhì)量變?yōu)閚 g，被氧化鐵片的質(zhì)量是( ) A.8（m－n） B.8(n－m) C.7(m－n) D.7(n－m) 解析：Fe與CuSO4反應(yīng)析出的銅將覆蓋在鐵的表面使其增重，從反應(yīng)Fe+CuSO4====FeSO4+Cu來看，有56 g Fe被氧化，則增重64－56=8 g，現(xiàn)已知增重(n－m)g，則被氧化的鐵片的質(zhì)量是： 答案：D. ［師］Fe還可以與鐵鹽溶液發(fā)生反應(yīng)，根據(jù)同種元素不同價態(tài)間的氧化還原反應(yīng)，我們寫出離子方程式。 ［板書］Fe+2Fe3+====3Fe2+ ［投影練習］在氯化鐵和氯化銅的混合溶液中，加入過量的Fe粉，若充分反應(yīng)后溶液的質(zhì)量沒有改變，則原混合溶液中Fe3+和Cu2+的物質(zhì)的量之比為( ) A.14∶5 B.5∶14 C.7∶2 D.2∶7 答案：D ［小結(jié)］本節(jié)課重點講鐵的化學性質(zhì)。 ［布置作業(yè)］1.舉例說明鐵有哪些化學性質(zhì)？ 2.課本92頁一、1；二、1、4 ●板書設(shè)計 第二節(jié) 鐵和鐵的化合物 一、鐵的性質(zhì) 1.物理性質(zhì)：純凈的單質(zhì)鐵為銀白色，具有金屬光澤，密度較大，熔點較高，易導電、導熱，有良好延展性，質(zhì)地較軟的固體?？杀淮呕? 2．化學性質(zhì)： （1）與非金屬反應(yīng)：與強氧化劑反應(yīng)生成Fe3+，與弱氧化劑反應(yīng)生成Fe2+。 3Fe+2O2Fe3O4 2Fe+3Cl22FeCl3 Fe+SFeS （2）與水蒸氣反應(yīng) 3Fe+4H2O(g) Fe3O4＋4H2 （3）與酸反應(yīng) a.與非氧化性酸反應(yīng) Fe+2H+====Fe2++H2↑ b.與氧化性酸反應(yīng) Fe+4HNO3（?。?===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O（Fe不足） 3Fe+8HNO3（?。?===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O（Fe過量） （4）與某些鹽溶液反應(yīng) Fe+Cu2+====Fe2++Cu Fe+2Fe3+====3Fe2+ ●教學說明 學生在初中階段曾學過一些鐵的知識，如鐵的性質(zhì)、幾種鐵合金、生鐵和鋼的冶煉等。本節(jié)是在這些知識的基礎(chǔ)上，結(jié)合高一學的元素周期律、氧化還原反應(yīng)的知識，進一步介紹鐵的化學性質(zhì)。教學過程中，要注意新舊知識的銜接，并通過采用邊講邊練的教學手段，使本節(jié)課的知識得以鞏固，可收到較好的效果。 參考練習 1．將適量鐵粉放入三氯化鐵溶液中，完全反應(yīng)后，溶液中的Fe3+和Fe2+濃度相等，則已反應(yīng)的Fe3+和未反應(yīng)的Fe3+的物質(zhì)的量之比是（ ） A. 2:3 B. 3:2 C. 1:2 D. 1:1 答案A 2．將20g鐵放入一定量的稀HNO3中，充分反應(yīng)后放出氣體2.24L（標況），鐵粉有剩余，則剩余的鐵粉質(zhì)量為（ ） A. 14.4g B. 11.6g C. 8.8g D. 3.2g 解析：因鐵剩余，所以反應(yīng)后生Fe2+、NO，據(jù)化合價升降守恒：n(Fe)2=n(NO) 3, 所以n(Fe)= =0.15mol, m(Fe)=0.15mol-1=8.4g. 所以剩余m(Fe)=20g－8.4=11.6 答案：B 3．兩種金屬粉末的混合物30g，投入足量的稀H2SO4中，在標況下得到11.2L H2，該混合的可能是（ ） A. Fe+Zn B. Mg+Al C. Mg+Fe D. Fe+Cu 答案：AD 4.把鐵片分別放入下列物質(zhì)的溶液中，充分反應(yīng)后，溶液質(zhì)量比反應(yīng)前減少的是( ) A.CuSO4 B.Fe2(SO4)3 C.HCl D.FeSO4 解析：Fe從溶液中置換出來的物質(zhì)應(yīng)大于Fe溶解的質(zhì)量。 答案：A 5.下列各組物質(zhì)間不能發(fā)生化學反應(yīng)的是( ) A.鐵和FeCl3溶液 B.鐵和溴水 C.鐵和濃硝酸 D.鐵和Ca(OH)2 解析：A反應(yīng)是Fe+2FeCl3====3FeCl2，B反應(yīng)是2Fe+3Br2====2FeBr3，C.Fe被鈍化，但也是由于與濃HNO3反應(yīng)而產(chǎn)生致密氧化膜。 答案：D