人教版 (2019)必修 第一册铁及其化合物表格教案

这是一份人教版 (2019)必修 第一册铁及其化合物表格教案，共5页。教案主要包含了学生活动，观看实验等内容，欢迎下载使用。
课程基本信息
学科
高中化学
年级
高一
学期
秋季
课题
铁及其化合物（第二课时）
教科书
书 名：化学必修第一册教材
出版社：人民教育出版社 .6月
教学目标
通过对“铁及其氧化物”的学习，培养化学服务社会的责任意识。
通过对“Fe(OH)2 、Fe(OH)3 的制备”的学习，培养实验探究和实验设计及评价的能力。
教学内容
教学重点：
铁的氧化物性质及用途。
2. Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备原理及化学性质。
教学难点：
基于物质类别和元素价态，预测出物质的性质。
制备较纯净的Fe(OH)2实验探究。
教学过程
情境线
问题线
活动线
知识线
素养线
上节课知识回顾铁的氧化物
1.铁的氧化物有什么样的物理性质？
2.铁的氧化物的用途？
1.分析铁的氧化物的物理性质
2.了解铁的氧化物的用途
铁的氧化物的物理性质总结；铁的氧化物用途
通过对铁及其氧化物的学习，培养化学服务社会的责任意识。
实验室有氧化铁、四氧化三铁，但是没有氧化亚铁
1.氧化亚铁有什么样的化学性质？如何分析？
2.氧化铁有什么样的化学性质？如何分析？
3.四氧化三铁有什么样的化学性质？如何分析？
1.学习基于物质类别和元素价态，可以预测出物质的性质
2.从两角度预测氧化亚铁的化学性质
3.从两角度预测氧化铁的化学性质
4.从两角度预测四氧化三铁的化学性质
5.将铁的三种氧化物的化学性质反应在铁及其化合物的价类二维图
铁的氧化物的化学性质探究；价类二维图的使用
从元素观、价态观和物质分类观及特殊性方面拓展和丰富学生对宏观辨识的一般思路、方法及思想内涵的理解；从宏观、微观、符号三个层面认识物质，形成低价太铁具有还原性，高价态铁的化合物具有氧化性的认知模型，进一步发展学生证据推理和模型认知的素养。
FeO和Fe3O4都是黑色固体，如何用化学方法来鉴别他们呢
1.如何鉴别FeO和Fe3O4？
2.制备氢氧化亚铁时产生这些现象的原因是什么？
3.若想要制取较为纯净的Fe(OH)2，应该如何设计实验？实验操作中应该注意些什么？
4.氢氧化亚铁，氢氧化铁的化学性质是什么？
1.思考鉴别FeO和Fe3O4的化学方法
2.观看演示实验
3.分析制备氢氧化亚铁时产生这些现象的原因
4.设计制备氢氧化亚铁改进方案
制备铁的氢氧化物的原理；制备较纯净的氢氧化亚铁的方法；铁的氢氧化物的化学性质
证据推理与模型认知；通过对Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备的学习，培养实验探究和实验设计及评价的能力，创新意识；
任务一：铁的氧化物的性质
【情境】上节课，我们学习了铁具有较强的还原性，易被氧化，在潮湿的空气中生锈，生成三氧化二铁的水合物，若在纯氧中点燃、或高温下与水蒸气反应，则生成四氧化三铁。而氧化亚铁却不太常见，只有在氧气不足的情况下才有可能由铁和氧气直接反应得到。
【讲解】氧化亚铁为黑色粉末；氧化铁为红棕色粉末，俗称铁红，常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料。四氧化三铁为黑色晶体，因为具有磁性俗称磁性氧化铁；纯净的Fe3O4用作录音磁带和电讯器材的原材料；还可以生产打印机墨粉，汽车制动器的刹车片、刹车蹄；用作抛光剂等。氧化亚铁中的铁元素为正二价，氧化铁中的铁元素为正三价，四氧化三铁中铁元素的化合价既有有正二价，也有正三价，可以把四氧化三铁近似地看作是氧化亚铁与氧化铁组成的化合物(FeO·Fe2O3)。铁的氧化物均不溶于水，也不与水发生反应。
【情境】这是实验室中的氧化铁和四氧化三铁。可老师却没有在实验室中找到氧化亚铁，同学们觉得可能是什么原因呢？
【学生】同学A提出可能是氧化亚铁价格比较贵, 同学B则觉得原因可能在于FeO的性质不够稳定。
【提问】那同学B是如何预测出氧化亚铁性质不稳定的呢？你的依据是什么？
【过渡】我们来看书本第69页的方法导引为同学们介绍了认识元素化合物性质的视角——物质类别和元素价态，基于物质类别和元素价态，可以预测出物质的性质。
【讲解】从元素价态的角度分析，氧化亚铁中铁元素的化合价为正二价，属于铁元素各种价态的中间价态，应具有还原性，可以和氧气等氧化剂发生反应。事实也如同学们推测的一样， FeO很不稳定, 在空气中受热会迅速被氧化成Fe3O4, 因此难以制备和保存, 因此价格昂贵, 每克价格高达160元。同时正二价的铁元素也具有一定的氧化性，可以和H2、CO、C等还原剂发生反应，生成单质铁。从物质类别的角度分析，氧化亚铁属于碱性氧化物，可以和非氧化性的酸，如盐酸、稀硫酸反应，生成二价铁盐和水。
【讨论】认识氧化铁的方法是一样的，根据物质类别氧化铁属于碱性氧化物，可以和稀盐酸、稀硫酸等发生反应，生成三价铁盐和水。该反应可以用于除铁锈。氧化铁中的铁为正三价，具有氧化性，可以和还原性物质，H2、CO、C在高温下发生氧化还原反应，如工业炼铁的主要反应。
【讨论】同样的方法，四氧化三铁属于特殊氧化物，由于四氧化三铁中的铁元素的化合价既有正二价，又有正三价，因此和一定浓度的酸发生反应，生成两种价态的盐。从元素价态分析，以氧化性为主，可以与还原性物质如一氧化碳反应。因此，磁铁矿也可以用于炼铁。
【学生活动】请同学们暂停视频，将铁的三种氧化物的化学性质反应在铁及其化合物的价类二维图上，补充后得到结果如图所示。
【情境】FeO和Fe3O4都是黑色固体，如何用化学方法来鉴别他们呢？
【学生】同学们马上想到，可以先将两种氧化物分别用盐酸或者硫酸溶解，向反应后的溶液中，滴加氢氧化钠溶液，通过观察生成的铁的氢氧化物沉淀的颜色来鉴别。氢氧化铁为红褐色沉淀，氢氧化亚铁为白色沉淀。
任务二：铁的氢氧化物制备
【观看实验】请同学们仔细阅读书本实验3-1，并预测实验结果。接下来，请同学们观看演示视频。请同学们观看第二段视频。
【讲解】向氯化铁溶液中滴NaOH溶液，观察到生成红褐色的沉淀，发生的化学反应如下。
【提问】向硫酸亚铁溶液中滴加NaOH溶液，观察到生成白色沉淀，发生的化学反应如下。但是白色沉淀迅速变成灰绿色，一段时间后转化为红褐色。同学们，红褐色物质是什么呢？如何产生的呢？
【学生】有同学解释指出，从颜色上判断红褐色沉淀是氢氧化铁，氢氧化亚铁转化为氢氧化铁，物质类别没有发生变化，但是铁元素化合价升高了，说明氢氧化亚铁被氧化了。推测可能是被溶解在溶液中的氧气氧化的结果。
【观看实验】为了证明同学的猜测是否正确，我们来观看数字化实验。
【讲解】实验证明，氢氧化亚铁不稳定，在有氧环境下无法存在。若用化学方程式解释原因，根据氧化还原反应规律，铁元素化合价由正二价上升到正三价，氧元素化合价由0价降低到-2价，氢氧化亚铁和氧气和水共同反应生成氢氧化铁。
【提问】若想要制取较为纯净的氢氧化亚铁，应该如何设计实验？实验操作中应该注意些什么？请你想一想。
【学生活动】同学们经过讨论后回答说。如果要制取纯净的氧化铁，就需要排除氧气的干扰。比如用煮沸过的蒸馏水配制试剂；或如演示实验一样，将胶头滴管伸入液面以下再挤出NaOH溶液，防止滴加氢氧化钠时带入更多的空气促使氧化速度加快；还可以在溶液表面覆盖一层植物油或煤油等方法。以上这些措施都是为了减少氢氧化亚铁与氧气的接触，防止氢氧化亚铁被氧化。
【过渡】同学们给的意见非常好，综合同学们的意见，我们设计出如下实验装置。但我们发现用此的方法制得的氢氧化亚铁仍然不能长时间保存，同学们可以利用课后时间交流讨论是否还能对上述实验进行进一步改进。
任务三：铁的氢氧化物化学性质
【提问】那制得的铁的氢氧化物又具有什么化学性质呢？
【讲解】氢氧化铁，氢氧化亚铁都是难溶性的碱，他们能与酸反应生成盐。且受热会分解失去水，加热氢氧化铁生成红棕色粉末氧化铁，这是工业制铁红的方法。隔绝空气加热氢氧化亚铁，失去水后得到黑色的氧化亚铁。若在空气中加热则得到氧化铁。
【小结】通过以上内容的学习，同学们将形成将宏观与微观相结合来研究物质性质的基本思路，并且学会从物质类别和元素价态的两个视角认识变价元素物质间的转化关系，从而建立认知模型，来解决生产生活中的简单的化学问题。那么二价铁离子与三价铁离子之间又能如何转化呢？我们将在下节课与同学们一起探讨，