高二化學(xué)鐵和鐵合金

1、資 源 信 息 表標(biāo)題：鐵和鐵合金關(guān)鍵詞：鐵的化學(xué)性質(zhì)、鐵合金的性質(zhì)、二價鐵與三價鐵的相互轉(zhuǎn)化、Fe3+檢驗(yàn)的方法描述：本節(jié)課試圖通過鐵的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能思考化合物（主要是Fe2+與Fe3+）之間轉(zhuǎn)化的條件，并能設(shè)計實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一些金屬化合物的性質(zhì)檢驗(yàn)和性質(zhì)探究活動，進(jìn)一步認(rèn)識到理論基礎(chǔ)和思考方式在元素化合物性質(zhì)探究中的重要性。學(xué)科：化學(xué)高二年級第一學(xué)期（試用本）上科版第八章第一節(jié)第二課時作者：陳 寅單位：上海市繼光高級中學(xué)地址：上海市高陽路690號Email：8.1 應(yīng)用廣泛的金屬材料鋼鐵（共2課時）第2課時 鐵和鐵合金設(shè)計思想本節(jié)課試圖通過鐵的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能思考化合物（主要是Fe2+與Fe3+）

2、之間轉(zhuǎn)化的條件，并能設(shè)計實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一些金屬化合物的性質(zhì)檢驗(yàn)和性質(zhì)探究活動，進(jìn)一步認(rèn)識到理論基礎(chǔ)和思考方式在元素化合物性質(zhì)探究中的重要性。鐵的化學(xué)性質(zhì)是本課的重點(diǎn)，但不是難點(diǎn)，教師可使學(xué)生通過回憶、書寫化學(xué)方程式等環(huán)節(jié)達(dá)到目的。二價鐵與三價鐵的相互轉(zhuǎn)化是難點(diǎn)，教師試圖通過實(shí)驗(yàn)探究來化解。本節(jié)課在設(shè)計時十分注意經(jīng)常要求學(xué)生對知識進(jìn)行整理和歸納，及時回顧學(xué)習(xí)內(nèi)容，盡量教會學(xué)生如何建構(gòu)知識網(wǎng)絡(luò)，學(xué)會在化學(xué)學(xué)習(xí)中的演繹和歸納的方法。如學(xué)習(xí)金屬元素及其化合物的一般順序、歸納化學(xué)反應(yīng)中鐵的化合價變化規(guī)律、Fe2+與Fe3+之間的轉(zhuǎn)化規(guī)律等。一教學(xué)目標(biāo)1知識與技能 鐵的物理性質(zhì)（A） 鐵的化學(xué)性質(zhì)（B） 鐵合金

3、及其用途（A） Fe3+檢驗(yàn)原理（B）2過程與方法 通過對鐵及其化合物的性質(zhì)的研究，感受到金屬元素學(xué)習(xí)和研究的一般方法。 通過對速力菲中Fe2+的鑒定，認(rèn)識鐵離子檢驗(yàn)的方法。3情感態(tài)度與價值觀通過鐵及其化合物性質(zhì)和用途的學(xué)習(xí)，體驗(yàn)到本學(xué)習(xí)主題對人類社會的重要影響。二教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)1教學(xué)重點(diǎn)鐵的化學(xué)性質(zhì)。2教學(xué)難點(diǎn) 二價鐵與三價鐵的相互轉(zhuǎn)化。三教學(xué)用品實(shí)驗(yàn)用品（氯化鐵溶液、硫氰化鉀溶液、H2O2溶液、市售補(bǔ)鐵藥劑速力菲、稀鹽酸、鐵粉、長膠頭滴管1支、藥匙、試管若干等），多媒體四教學(xué)流程1流程圖課題引入學(xué)生活動1鐵的冶煉史學(xué)生活動2鐵的化學(xué)性質(zhì)提出問題分析鐵的原子結(jié)構(gòu)歸納小結(jié)1鐵的物理性質(zhì)學(xué)生活動

4、3合金及鐵合金實(shí)驗(yàn)1Fe3+的檢驗(yàn)歸納小結(jié)2Fe2+與Fe3+間的轉(zhuǎn)化課的結(jié)語布置作業(yè)實(shí)驗(yàn)2 Fe3+的還原設(shè)計實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)速力菲中含F(xiàn)e3+實(shí)驗(yàn)3 Fe2+的氧化2、流程說明學(xué)生活動1：學(xué)生介紹鐵的冶煉史，著重反映我國古代在煉鐵、煉鋼方面的先進(jìn)技術(shù)。歸納小結(jié)1：學(xué)生歸納鐵的物理性質(zhì)。提出問題：鐵的原子結(jié)構(gòu)有哪些特點(diǎn)？學(xué)生活動2：學(xué)生寫出鐵跟氧氣、硫粉、氯氣、鹽酸和硫酸銅等反應(yīng)的化學(xué)方程式。并歸納上述反應(yīng)中鐵的化合價變化規(guī)律。學(xué)生活動3：由學(xué)生介紹合金與眾不同的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，以及鐵合金（生鐵、普通鋼、特種鋼等）的性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)1：在試管里滴入少量氯化鐵溶液，再滴入幾滴硫氰化鉀溶液。觀察發(fā)生的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)2

5、：在試管里注入氯化鐵溶液，滴入幾滴硫氰化鉀溶液。再加入稍過量鐵粉，振蕩片刻，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)3：在上述實(shí)驗(yàn)試管中吸取上層清液，注入另一個試管，滴入H2O2溶液，振蕩后觀察發(fā)生的現(xiàn)象。歸納小結(jié)2：分析并總結(jié)Fe2+與Fe3+間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。設(shè)計實(shí)驗(yàn)：如何設(shè)計實(shí)驗(yàn)證明市售補(bǔ)鐵藥劑速力菲中含F(xiàn)e2+。五教學(xué)案例1、教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖鐵的冶煉史課題引入目前已發(fā)現(xiàn)的金屬近90種，鐵是其中最常見的金屬，不論是鋼針、螺絲刀或洗衣機(jī)，還是汽車、火車等，它們的制造都離不開鐵。鐵和碳的合金總稱鋼鐵，它是世界上產(chǎn)量最大的金屬材料，約占金屬材料產(chǎn)量的90%。所以至今鐵還是應(yīng)用最廣泛、產(chǎn)量最高的

6、金屬。板書 8.1 應(yīng)用廣泛的金屬材料鋼鐵過渡古代人們是如何運(yùn)用煉鐵、煉鋼方法利用鐵的？下面請同學(xué)介紹鐵的冶煉史。學(xué)生介紹鐵的冶煉史，著重反映我國古代在煉鐵、煉鋼方面的先進(jìn)技術(shù)。讓學(xué)生參與到學(xué)習(xí)過程中來，任務(wù)在課前布置。講解鐵是一種金屬元素，學(xué)習(xí)金屬元素及其化合物的一般順序是：單質(zhì)氧化物氫氧化物鹽。再次強(qiáng)調(diào)元素化學(xué)（金屬）的學(xué)習(xí)方法。鐵的物理性質(zhì)板書一、鐵的物理性質(zhì)展示出示裝有鐵粉的試劑瓶。觀察鐵粉的顏色、狀態(tài)?；卮穑汉谏腆w。分析純凈的鐵是光亮的銀白色金屬，通常情況下因被空氣中的O2氧化生成氧化物而呈黑色。學(xué)生歸納：純凈的鐵是光亮的銀白色金屬。鐵除具有延展性、導(dǎo)熱、導(dǎo)電等金屬通性外，還能被磁

7、體吸引。在磁場作用下，鐵能被磁化而產(chǎn)生磁性。熔沸點(diǎn)較高，密度較大。鐵的化學(xué)性質(zhì)板書二、鐵的化學(xué)性質(zhì)提問鐵的原子結(jié)構(gòu)有哪些特點(diǎn)？學(xué)生閱讀教材后回答：鐵原子共有4個電子層，反應(yīng)中容易失去最外層的2個電子或最外層的2個電子和次外層的1個電子。強(qiáng)化結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的觀念。提問鐵位于第四周期第 族，這一區(qū)域還有哪些元素呢？ 學(xué)生對照元素周期表，指出這里還有代表財富的“金”和“銀”；最硬的金屬“鉻”；最難熔的金屬“鎢”；“太空金屬”“鈦”；象水一樣的“汞”；以及電器工業(yè)的主角“銅”。學(xué)生若回答不出，教師可以提示。講解這些元素的單質(zhì)、合金及重要化合物在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中具有廣泛的用途。從而引出過渡元素的概念。過渡我

8、們已學(xué)過鐵能跟氧氣、硫粉、氯氣等非金屬單質(zhì)反應(yīng)，鐵也能與鹽酸和硫酸銅等鹽溶液反應(yīng)。請寫出這些反應(yīng)的化學(xué)方程式。學(xué)生寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。鐵跟氧氣、硫、氯氣、鹽酸、硫酸銅等物質(zhì)的反應(yīng)，學(xué)生應(yīng)較熟悉，教學(xué)時可快些。板書1、跟氧氣等非金屬單質(zhì)反應(yīng)3Fe+2O2Fe3O4 Fe+SFeS2Fe+3Cl22FeCl3 2、跟酸反應(yīng)Fe+2HClFeCl2+H23、跟鹽溶液反應(yīng)Fe+CuSO4FeSO4+Cu提問歸納上述反應(yīng)中鐵的化合價變化規(guī)律？回答：鐵遇強(qiáng)氧化劑可被氧化成3價的鐵，鐵遇弱氧化劑被氧化為+2價的鐵。此處的歸納較重要。講解鐵在冷的濃硝酸或濃硫酸中，表面形成一層致密的氧化膜，發(fā)生鈍化現(xiàn)象。提問

9、鐵能置換酸中的氫，能否置換水中的氫？回答：不可以，常溫下鐵和水不反應(yīng)。講解紅熱的鐵能跟水蒸氣反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣。板書4、跟水蒸氣反應(yīng)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2鐵合金的性質(zhì)講解在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，大部分金屬制品都不是由純金屬制成的，而是用合金制造的，生鐵和鋼都是鐵碳合金。下面請同學(xué)來介紹合金和鐵合金的性質(zhì)。學(xué)生介紹合金與眾不同的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，以及鐵合金（生鐵、普通鋼、特種鋼等）的性質(zhì)。這部分學(xué)習(xí)內(nèi)容較為簡單，學(xué)生完全可以自主解決。板書三、鐵合金的性質(zhì)布置課后思考題查閱資料，填寫汽車配件的材料。汽車配件金屬或合金電線汽車外殼燈箱排氣管在課后學(xué)生通過查閱資料完成。Fe3+的檢

10、驗(yàn)板書四、Fe3+的檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)在試管里滴入少量氯化鐵溶液，再滴入幾滴硫氰化鉀溶液。觀察發(fā)生的現(xiàn)象?；卮穑喝芤撼霈F(xiàn)血紅色。分析無色的SCN跟Fe3+反應(yīng)，生成紅色的Fe(SCN)2+離子。我們常用這個反應(yīng)來檢驗(yàn)Fe3+。板書 Fe2+與Fe3+之間的轉(zhuǎn)化板書五、Fe2+與Fe3+的轉(zhuǎn)化對于這部分學(xué)習(xí)內(nèi)容，教師可通過幾個簡單的實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生自主歸納得出Fe2+與Fe3+之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。實(shí)驗(yàn)在試管里注入氯化鐵溶液，滴入幾滴硫氰化鉀溶液。再加入稍過量鐵粉，振蕩片刻，觀察發(fā)生的現(xiàn)象?；卮穑貉t色褪成無色。提問產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因？試寫出離子方程式。分析：由以上實(shí)驗(yàn)中的顏色變化可知，F(xiàn)e3+ 已被鐵粉還原成Fe

11、2+。板書 2Fe3+ +Fe3Fe2+實(shí)驗(yàn)在上述實(shí)驗(yàn)試管中吸取上層清液，注入另一個試管，滴入H2O2溶液，振蕩后觀察發(fā)生的現(xiàn)象。回答：又出現(xiàn)血紅色。提問產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因？分析：從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明 Fe2+被強(qiáng)氧化劑H2O2氧化成Fe3+。分析能否分析并總結(jié)上述轉(zhuǎn)化關(guān)系？分析：鐵鹽遇較強(qiáng)的還原劑時被還原成亞鐵鹽；亞鐵鹽在較強(qiáng)的氧化劑作用下會氧化成鐵鹽。總之，上述事實(shí)說明Fe2+ 和Fe3+在一定條件下能相互轉(zhuǎn)變。討論為什么保存亞鐵鹽溶液時，常加入幾顆鐵釘或鐵粉？怎樣檢驗(yàn)一瓶硫酸亞鐵溶液是否變質(zhì)？回答：防止亞鐵鹽被氧化。用硫氰化鉀溶液檢驗(yàn)。速力菲中含F(xiàn)e2+的檢驗(yàn)資料介紹缺鐵性貧血在我國高達(dá)15%

12、20%，我國患缺鐵性貧血和鐵營養(yǎng)不良癥者達(dá)2億人，其中婦女、兒童為高發(fā)人群。Fe2+與Fe3+之間的轉(zhuǎn)化是本課的難點(diǎn)，試圖通過生活化的情景，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生在有意義的情景中展開學(xué)習(xí)，同時化解難點(diǎn)。提問如何檢驗(yàn)市售補(bǔ)鐵藥劑速力菲（主要成分琥珀酸亞鐵，含F(xiàn)e2+為34%36%的無水堿式鹽，薄膜層起保護(hù)作用）中含F(xiàn)e2+？學(xué)生設(shè)計方案：用小刀去薄膜層，將藥碾碎；加水溶解、過濾，取濾液；加酸，用H2O2、KSCN溶液檢驗(yàn)。討論評價學(xué)生設(shè)計的方案。討論：方案增加了藥品與空氣接觸的機(jī)會，F(xiàn)e2+易被氧化。改進(jìn)方案：由堿式鹽想到速力菲溶解呈淺紅色加塞振蕩后出現(xiàn)血紅色。（實(shí)驗(yàn)成功）課的小結(jié)小結(jié)歸納本課

13、的主要內(nèi)容。布置思考題根據(jù)速力菲使用說明書，本品若與VC同服，可增加本品的吸收，為什么？對上述情景的深化和拓展。2主要板書8.1 應(yīng)用廣泛的金屬材料鋼鐵一、鐵的物理性質(zhì) 4、跟水蒸氣反應(yīng)二、鐵的化學(xué)性質(zhì) 3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H21、跟氧氣等非金屬單質(zhì)反應(yīng) 三、鐵合金的性質(zhì)3Fe+2O2Fe3O4 四、Fe3+的檢驗(yàn)Fe+SFeS 2Fe+3Cl22FeCl3 五、Fe2+與Fe3+的轉(zhuǎn)化2、跟酸反應(yīng) 2Fe3+ +Fe3Fe2+Fe+2HClFeCl2+H2 3、跟鹽溶液反應(yīng)Fe+CuSO4FeSO4+Cu3、相關(guān)鏈接鐵在自然界的存在及其生理作用鐵是自然界里分布最廣的金屬元素之

14、一，僅次于鋁，在地殼中的含量約占5%。鐵的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，除了隕鐵和地球內(nèi)部即地心主要由熔融的鐵組成外，鐵通常在地殼中以化合態(tài)存在。我國江西省等地區(qū)的土壤呈紅色，就是因?yàn)橥寥乐泻屑t色氧化鐵的緣故。鐵是生物體必需元素之一。例如，動物體內(nèi)血紅蛋白就是鐵的配合物，它具有固定氧和輸送氧的功能，人體因鐵的缺乏會引起貧血癥，內(nèi)服硫酸亞鐵等可以達(dá)到增長血紅素的目的。Fe3+跟SCN的反應(yīng)Fe3+可以跟1到6個SCN生成都呈紅色的離子或化合物，中學(xué)階段學(xué)到的有Fe(SCN)2+ 離子以及Fe(SCN)3化合物。由金屬離子跟一些陰離子或中性分子相結(jié)合而形成的一類復(fù)雜離子，叫做絡(luò)離子，含有絡(luò)離子的化合物叫做絡(luò)合物。例如 Fe(SCN)2+ 是絡(luò)離子，Na3AlF6 （冰晶石）是絡(luò)合物。本節(jié)課設(shè)計時參考的資料王祖浩上海市中學(xué)化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)解讀上海：上海教育出版社，2006孫夕禮創(chuàng)建智慧型的化學(xué)課堂化學(xué)教學(xué)，2007，（4）：1-4六教學(xué)反思“鐵”這一學(xué)習(xí)主題的內(nèi)容特點(diǎn)是與生活、生產(chǎn)實(shí)際聯(lián)系較多，教師在教學(xué)時應(yīng)該不斷地在理論和實(shí)際的相互交融中進(jìn)行，如鐵的冶煉史、汽車配件的材料（合金及鐵合金的性質(zhì)）、如