3.1 鐵的多樣性 教學設計2023-2024學年高一上學期化學魯科版（2019）必修1

高中化學必修課程PAGEPAGE1第3章物質的性質與轉化第1節(jié)鐵的多樣性教材分析本節(jié)課是魯科版高一化學（必修一）第三章第一節(jié)《鐵的多樣性》的內容。在第二章的學習中學生通過分析參加反應的各物質所含元素的化合價是否有變化，建立了氧化還原反應的概念，并探討了氧化還原反應的實質；通過分析參加氧化還原反應的物質所承擔的角色，已建立起氧化劑和還原劑的概念，了解了常見的氧化劑和還原劑；本節(jié)課主要是運用的氧化還原反應的理論，探究鐵及其化合物的氧化性或還原性，通過鐵及其化合物相互轉化的關系，讓學生建構起分類觀和轉化觀等化學基本方法。了解鐵的化合物知識在人類生活和生產(chǎn)中的重要作用，明確化學來源于生活并服務于生活的思想。通過本節(jié)課的學習不僅加深了學生對氧化還原知識的理解，而且使學生建構起學習元素化合物的核心思想。教學目標與核心素養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析:

1.能依據(jù)物質類別、物質所含核心元素的化合價列舉、描述、辨識含鐵元素典型物質重要的物理性質與化學性質。2.掌握選用不同的氧化劑與還原劑實現(xiàn)鐵與鐵的化合物的相互轉化。3.掌握檢驗Fe2＋、Fe3＋的方法。證據(jù)推理與模型認知:1.通過氯化亞鐵、氯化鐵的氧化性和還原性的探究實驗，使學生掌握從物質類別、物質所含核心元素的化合價這兩個基本角度去預測物質可能具有的性質的方法2.通過鐵及其化合物之間轉化的學習，讓學生建構起分類觀和轉化觀等化學基本方法?？茖W探究與創(chuàng)新意識:1.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的性質——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。2.通過對鐵及其化合物性質轉化關系、補鐵劑中鐵元素價態(tài)的探究，讓學生體驗科學探究成功的喜悅。科學精神與社會責任:1.使學生學會預測物質的性質，并通過實驗探究得到證實，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。2.通過對鐵及其化合物性質轉化關系、補鐵劑中鐵元素價態(tài)的探究，培養(yǎng)他們的探究意識和善于與他人合作的精神，體會化學知識在生活中具體應用。教學重點1.金屬鐵、及其化合物的的性質2.鐵及其化合物之間轉化的方法。3.掌握檢驗Fe2＋、Fe3＋的方法。教學難點1.從物質類別、物質所含核心元素的化合價這兩個基本角度去預測物質可能具有的性質。2.鐵及其化合物之間轉化的方法。教學過程【引課】鐵是人類最早使用的金屬。初中我們已經(jīng)知道鐵元素廣泛地存在于自然界和動植物體中，那么它在地殼中含量排在？而今天我們就要來學習探究鐵及其化合物的性質。鐵這種元素在我們的周圍幾乎是無所不用，無所不在，同學們能不能舉例說說你們在生知道的含鐵的物質?！菊故就队啊孔匀唤缰械蔫F單質，含鐵元素的礦物，生活中的鐵，實驗室里的含鐵試劑。【過渡】自然界中存在大量的含鐵物質，單質鐵主要是蘊含在隕鐵中，而其他礦物質主要成分則是鐵的化合物。今天老師展現(xiàn)礦物質有新疆隕鐵、黃鐵礦硫化亞鐵、我們剛剛提到用作于紅色顏料的磁鐵礦三氧化二鐵以及十分特別的帶有磁性的四氧化三鐵，那么如何用化學分子式來推測出鐵元素在他們中所顯現(xiàn)的價態(tài)呢？黃鐵礦的鐵元素是幾價的？赤鐵礦呢？【小結】亞鐵鹽：組成中含有Fe2+的鹽，如FeSO4、FeCl2、Fe(NO3)2等鐵鹽：組成中含有Fe3+的鹽，如Fe2(SO4)3、FeCl3、Fe(NO3)3等。【板書】一、亞鐵鹽和鐵鹽【活動?探究】亞鐵鹽和鐵鹽的性質實驗目的以硫酸亞鐵、氯化鐵為例，通過實驗探究亞鐵鹽和鐵鹽的性質。實驗用品FeSO4溶液，F(xiàn)eCl3溶液，NaOH溶液，酸性KMnO4溶液，氯水，0.1mol?L-1KSCN(硫氰酸鉀)溶液，KI溶液，淀粉溶液，稀硫酸，鐵粉，鋅片，銅片；試管，膠頭滴管，鑷子。實驗方案設計及實施物質預測性質選取試劑實驗現(xiàn)象結論及離子方程式硫酸亞鐵氯化鐵【復習】研究物質性質的基本程序：【方法導引】研究物質性質的兩個基本角度在研究物質性質時可從物質類別、物質所含核心元素的化合價這兩個基本角度去預測物質可能具有的性質，并通過實驗進行驗證。Fe3+的檢驗依據(jù)Fe3+與SCN反應使溶液顯紅色的性質，可用KSCN溶液檢驗Fe3+的存在?！緦W生預測】預測一：從物質類別角度，亞鐵鹽（如硫酸亞鐵）和鐵鹽（如氯化鐵）都屬于鹽類，都能與堿溶液反應生成相應的鐵的氫氧化物。預測二：從化合價角度看鐵鹽含有+3價鐵元素的鐵鹽具有氧化性。亞鐵鹽含有+2價鐵元素的亞鐵鹽既具有氧化性，又具有較強的還原性。學生設計實驗方案并實施完成表格【教師指導】物質預測性質選取試劑實驗現(xiàn)象結論及離子方程式硫酸亞鐵與堿反應NaOH溶液白色沉淀迅速變灰綠最后變成紅褐色Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓還原性氯水，0.1mol?LKSCN(硫氰酸鉀)溶液酸性KMnO4溶液溶液變紅溶液紫色退去Fe2++Cl2=Fe+2Cl-KMnO4被還原氧化性鋅片Zn溶解,溶液由淺綠色變?yōu)闊o色Fe2++Zn=Fe+Zn2+氯化鐵與堿反應NaOH溶液紅褐色沉淀Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓氧化性KSCN(硫氰酸鉀)溶液鐵粉鋅片銅片紅色變?yōu)闇\綠色生成FeCl22Fe3++Zn=2Fe2++Zn2+2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+KI溶液，淀粉溶液溶液變藍2Fe3++2I-=2Fe2++I2【交流?研討】從物質類別和鐵元素化合價的角度分析，鐵單質、鐵的各種氧化物、鐵的兩種氫氧化物分別可能具有哪些性質？為什么？【板書】二、鐵、鐵的氧化物和鐵的氫氧化物1.鐵的性質(1)鐵的物理性質：光亮的銀白色金屬,密度較大。熔沸點較高：熔點1535℃，沸點2750℃。純鐵有良好的導電性和導熱性,導電性比銅、鋁差。鐵能被磁鐵吸引。(2)鐵的化學性質鐵與與非金屬單質反應：3Fe+2O2Fe3O42Fe+3Cl22FeCl3鐵與酸反應：Fe+H2SO4==FeSO4+H2↑鐵與硫酸銅溶液的反應：Fe+CuSO4==FeSO4+Cu鐵與水蒸氣的反應：3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H22.鐵的氧化物【展示投影】名稱FeOFe2O3Fe3O4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與酸FeO＋H2SO4===FeSO4＋H2OFe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2OFe3O4＋4H2SO4===Fe2(SO4)3＋FeSO4＋4H2O與還原劑Fe2O3+2Al2Fe+Al2O33.鐵的氫氧化物【展示投影】化學式Fe(OH)2Fe(OH)3色態(tài)白色固體紅褐色固體溶解性難溶難溶穩(wěn)定性不穩(wěn)定，易被空氣氧化，加熱易分解加熱易分解與O2反應4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3與酸反應Fe(OH)2+2H+=Fe2++2H2OFe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O制備Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓【過度】小明這幾天全身乏力、頭痛頭暈、眼花耳鳴、暴躁、容易發(fā)怒、注意力很難集中。到醫(yī)院檢查，醫(yī)生診斷換了缺鐵性貧血癥。醫(yī)生給他開出了以下的藥方。藥劑：硫酸亞鐵片、Vc片各2片/天輔助治療：多食用含鐵豐富的食物并配合Vc服用。請同學們思考一下為什么維生素C和補鐵劑搭檔效果會更好？那么今天老師就和大家來探討一下這個問題?！景鍟咳?、鐵及其化合物之間的轉化關系1.鐵及其化合物之間的轉化【活動?探究】1.在下圖中適當位置標注含鐵物質，完成鐵及其化合物的“價—類”二維圖，用箭頭標明物質之間的轉化關系，并說明依據(jù)?！拘〗M討論】并寫出相應的化學方程式。【小結】2.說明實現(xiàn)鐵及其化合物之間轉化的思路與方法?！拘〗Y】含有相同價態(tài)鐵元素的物質之間的轉化，可借助復分解反應實現(xiàn)；含有不同價態(tài)鐵元素的物質之間的轉化，可借助氧化還原反應實現(xiàn)?！净顒?探究】補鐵劑中鐵元素價態(tài)的檢驗鐵元素在人體中起著重要的作用。如果人體缺鐵，就會出現(xiàn)貧血癥狀。輕度缺鐵性貧血可用飲食療法治療，嚴重缺鐵時則需要服用補鐵劑。補鐵口服液是常見的補鐵劑，其中除了含有鐵元素的物質外，還常添加抗氧化物質（如維生素C）、甜味劑、香精等。例如，某補鐵口服液100mL中含鐵元素20?30mg、維生素C200?300mg。實驗目的檢驗某補鐵口服液中鐵元素的價態(tài)。實驗用品某補鐵口服液，H2SO4，NaOH溶液，酸性KmnO4溶液，氯水,KSCN溶液；試管，膠頭滴管。實驗方案設計及實施實驗步驟實驗現(xiàn)象實驗結論【小結】實驗步驟實驗現(xiàn)象實驗結論取少量口服液于小試管中，滴入KSCN溶液，沒有明顯現(xiàn)象，滴加少量氯水溶液變?yōu)檠t色口服液中鐵元素為+2價取少量口服液于小試管中，滴入酸性KmnO4溶液KmnO4溶液紫色退去口服液中鐵元素為+2價取少量口服液于小試管中，滴家NaOH溶液先有白色沉淀生成迅速變灰綠最后變成紅褐色口服液中鐵元素為+2價【小結】涉及到的不同價態(tài)鐵元素物質的轉化【思考】Fe3+和Fe2+的檢驗Fe3+Fe2+溶液顏色與堿反應檢驗【板書】2.Fe3+和Fe2+的檢驗Fe3+Fe2+溶液顏色黃色淺綠色與堿反應Fe(OH)3↓Fe(OH)2↓檢驗(1)觀察溶液顏色(2)加堿，紅褐色沉淀(3)加KSCN，溶液變血紅色(1)觀察溶液的顏色(2)加堿，白色沉淀-灰綠色-紅褐色(3)加KSCN后再加氯水溶液變紅(4)使酸性高錳酸鉀溶液退色【身邊的化學】鐵元素與人體健康鐵元素是人體中含量最高的生命必需微量元素，承擔著極其重要的生理功能。血紅蛋白分子中含有Fe2+，正是這些Fe2+使血紅蛋白分子具有載氧功能：血紅蛋白分子將肺部吸入的氧氣輸送到全身各組織，供細胞使用。如果因為某種原因血紅蛋白分子中的Fe2+被氧化成Fe3+，這種血紅蛋白分子就會喪失載氧能力，使人體出現(xiàn)缺氧癥狀。人體內的鐵元素主要來源于食物。動物血、肝臟、骨髓以及蛋黃、菠萊、木耳、葡萄、紅棗、大豆、芝麻等食物含有豐富的鐵元素。已有的研究結果顯示，源自食物中的鐵元素主要在小腸（尤其是十二指腸）內被吸收，并且人體只能吸收Fe2+。由于維生素C具有還原性，可以將Fe3+還原成Fe2+，所以食用維生素C含量較高的食物有利于人體對鐵元素的吸收。需要指出的是，人體對體內鐵元素的再利用率很高。對于健康的成年人來說，合理的膳食完全可以滿足人體對鐵元素的需求。兒童和孕期婦女因需要攝入較多的鐵元素，可額外補充?！菊n堂總結】當堂檢測1.現(xiàn)榨的蘋果汁在空氣中會由綠色變?yōu)樽攸S色，其原因可能是（）A、蘋果汁中的Fe2+變成Fe3+B、蘋果汁含有Cu2+C、蘋果汁含有OH-D、蘋果汁含有Na+2.所含鐵元素既有氧化性又有還原性的物質是（）A、FeB、FeCl2C、FeCl3D、Fe2O33.要除去FeCl2中的少量FeCl3，可行的辦法是（）A、滴入KSCN溶液B、通入氯氣C、加入銅粉D、加入鐵粉4.下列各組離子，因發(fā)生氧化還原反應而不能大量共存的是（）A、K+、Fe3+、SCN－、Cl－B、Fe3+、K＋、OH-、SOeq\o\al(2－,4)C、Fe2+、K＋、Cl–、D、Na+、H+、SOeq\o\al(2－,4)、COeq\o\al(2－,3)5.下列敘述正確的是（）①鐵能被磁鐵吸引②可以通過化合反應得到FeCl2和Fe3O4③Fe在純氧中燃燒可得Fe2O3④Fe2O3不可與水反應得Fe(OH)3，所以不能通過化合反應制Fe(OH)3⑤Fe(OH)2在空氣中加熱，可得FeOA.①② B.②④C.②③④⑤ D.①②⑤6.下列反應的離子方程式正確的是（）A.Fe與FeCl3溶液反應：Fe＋Fe3＋===2Fe2＋B.Fe3O4與鹽酸反應：Fe3O4＋8H＋===3Fe3＋＋4H2OC.Fe(OH)3與稀H2SO4反應：OH－＋H＋=