3.1.1铁及其化合物教学设计高一上学期化学人教版

基于“价—类”观的教学设计以《铁的氧化物和氢氧化物》为例教材分析本课是教材第三章第一节第二课时的内容，是教材中继铁单质后对于铁的化合物知识的介绍，本课主要介绍了铁的氧化物、铁的氢氧化物，重点是铁的氧化物和氢氧化物的性质和用途，难点是铁的氢氧化物的制备。为了更好激发学生的学习兴趣，加深学生对于铁的化合物的理解，本节课选择从生活中常见的铁锈入手，由铁的单质过渡到铁的氧化物，再从化合价的角度分析铁的氢氧化物，层层递进，由浅入深，让学生在学习化学知识的同时体会化学在生活中的作用，建立化合价、物质类别、物质性质之间的联系，为下节课学习铁盐、亚铁盐奠定基础。学情分析学生在初中简单的了解过铁的氧化物和氢氧化物的性质，对铁锈的成分、铁的氧化物和氢氧化物与酸反应的性质已经有了初步的了解，本节课在基于学生已有的认识水平上，进一步学习铁的氧化物和氢氧化物具有的性质以及氢氧化物的制备方法。教学目标与核心素养教学目标：1、通过实验探究，掌握铁的氧化物和氢氧化物的主要性质，了解铁的氧化物的用途。2、会设计简单实验制备氢氧化亚铁，增强学生的科学探究和创新意识。核心素养：1、通过铁的化合物的性质与用途的学习，使学生进一步认识化学在促进社会发展、改善人类的生活条件等方面所起到的重要作用，提高学习化学的兴趣，增强学好化学，服务社会的责任感和使命感。2、通过对化学实验现象的观察进行适度的推理，建立证据意识，能基于证据对物质组成、结构及其变化提出可能的假设，通过分析推理加以证实。四、教学重难点重点：铁的氧化物、氢氧化物的性质难点：氢氧化亚铁的制备五、教学过程【引入】学习了铁单质的性质，你知道铁锈的主要成分是什么？自然界中铁器上的铁锈是怎么形成的？【教师】铁的化合物中，铁的主要化合价有？【学生回答】+2、+3价（板书）【教师】从化合价的角度分析，铁元素的氧化物有哪些？【学生回答】FeO、Fe2O3、Fe3O4（板书）【设问】氧化亚铁中铁是+2价，氧化铁中铁是+3价，四氧化三铁中铁元素的化合价是多少？【学生回答】既有+2价也有+3价。【教师】Fe3O4可以看做是FeO和Fe2O3的复合物，是纯净物。【过渡】初中学习过，铁锈的主要成分是Fe2O3，铁锈是红色的，Fe2O3是什么颜色呢？【图片展示】【教师】从这些图片中可以总结出这三种氧化物的颜色和状态，下面请同学来说说自己的看法。【学生回答】Fe2O3是红棕色粉末，FeO是黑色粉末，Fe3O4是黑色晶体。【教师】Fe2O3是红棕色粉末，所以俗称铁红，Fe3O4是一种具有磁性的氧化物，俗称磁性氧化铁。【过渡】杜甫诗云：“朱门酒肉臭，路有冻死骨”。这里的“朱门”从颜色来说指的是红色的门，门红色的原因是上面涂了漆，漆里面加入了一种铁的氧化物，同学们猜猜加入的是哪种铁的氧化物?【学生回答】氧化铁【教师】氧化铁除了作为油漆和涂料，它还是赤铁矿的主要成分，是冶铁原料。既然氧化铁可以作为油漆涂在墙上和门上，它的稳定性和溶解性是怎样的呢？【学生回答】氧化铁难溶于水，从化合价的角度看，在空气中能稳定存在。【教师】打印机或复印机是办公室常见的办公用品，在使用时要在墨盒中加入墨粉，墨粉的主要成分是一种具有磁性的氧化物，这种氧化物是？【学生回答】四氧化三铁【教师】四氧化三铁作为墨粉被使用，它的稳定性和溶解性是怎样的呢？【学生回答】四氧化三铁难溶于水，在空气中能稳定存在。【教师】从化合价的角度分析，氧化亚铁在空气中的稳定性如何呢？【学生回答】氧化亚铁中铁元素是+2价，易被空气中的氧气氧化，所以氧化亚铁不稳定。【教师】氧化亚铁在空气中受热很容易被氧化成四氧化三铁。【教师】学习了三种铁的氧化物的性质，下面请同学门归纳总结这三种氧化物的性质和用途。【投影】展示三种铁的氧化物的性质和用途的表格。色态俗称溶解性稳定性用途Fe2O3红棕色粉末铁红难溶于水稳定油漆和涂料炼铁原料FeO黑色粉末——难溶于水不稳定——Fe3O4黑色晶体磁性氧化铁难溶于水稳定打印机或复印机的墨粉【过渡】前面学习了氧化物的分类方法，按照组成元素及性质铁的三种氧化物可以怎样分类呢？【教师】按元素组成分类，FeO、Fe2O3、Fe3O4属于什么氧化物？【学生回答】金属氧化物【教师】金属氧化物一般情况下可以和酸反应生成盐和水，下面同学们自己写出FeO、Fe2O3和盐酸反应的化学反应方程式和离子反应方程式。【学生活动】FeO+2H+==Fe2++H2OFe2O3+6H+==2Fe3++3H2O【教师】不管是氧化铁还是氧化亚铁和水反应都生成了一种盐和水，从性质的角度分，这样的氧化物属于？【学生回答】碱性氧化物【教师】那四氧化三铁是不是碱性氧化物呢？【教师】四氧化三铁可以看成是氧化铁和氧化亚铁，四氧化三铁和盐酸反应就可以看成是氧化铁和氧化亚铁与盐酸反应之和，同学们自己将氧化铁和氧化亚铁与盐酸反应的离子方程式相加，写出四氧化三铁和盐酸反应的离子方程式。【学生活动】Fe3O4+8H+==2Fe3++Fe2++4H2O【提问】四氧化三铁是碱性氧化物吗？为什么？【学生回答】不是，碱性氧化物是和酸反应生成一种盐和水，四氧化三铁和酸反应生成了两种盐。【教师】四氧化三铁不是碱性氧化物，而是一种复杂氧化物。【过渡】从化合价的角度分析，铁的氧化物有三种，那么从化合价的分析，铁的氢氧化物有哪些呢？【学生回答】氢氧化亚铁、氢氧化铁（板书）【教师】如何制备这两种氢氧化物呢？我们前面学习了氧化钠和氧化钙可以与水反应生成对应的碱，那是否可以用FeO、Fe2O3与水反应来制取Fe(OH)2和Fe(OH)3？【学生回答】不可以，FeO、Fe2O3难溶于水。【教师】那再有其他方法吗?【学生回答】盐和碱反应可以生成新的盐和碱。【教师】那常见的铁盐、亚铁盐和碱有哪些呢？【学生回答】常见的铁盐有氯化铁、硫酸铁，亚铁盐有氯化亚铁和硫酸亚铁，碱有氢氧化钠和氢氧化钾。【教师】我们本次实验选择的试剂是氯化铁溶液、硫酸亚铁溶液和氢氧化钠溶液。现在每个小组都有一组实验药品，请大家根据现有的实验药品，分别制备出一份氢氧化铁和氢氧化亚铁。一个同学做实验，其他同学做好实验记录，将实验现象记录在表格中，并写出制备原理。（5min）【教师】时间到了，哪一组来展示一下你们小组的实验结果。【学生回答】制备氢氧化铁的实验现象:产生红褐色沉淀，原理是Fe3++3OH=Fe(OH)3↓制备氢氧化亚铁的实验现象是：先生成白色沉淀，白色沉淀中出现了灰绿色，原理是Fe2++2OH==Fe(OH)2↓。【教师】大家把装有氢氧化亚铁的试管摇一摇，让灰绿色的沉淀粘在试管壁上，然后放在旁边思考，氢氧化亚铁原本是什么颜色？为什么在FeSO4溶液中加入NaOH溶液时，生成的白色沉淀变成灰绿色呢？从价态角度分析，氢氧化亚铁具有什么样的性质呢？【学生回答】氢氧化亚铁原本是白色，氢氧化亚铁中铁是+2价，处于铁的中间价态，既有氧化性又有还原性。【提问】在空气中氢氧化亚铁表现什么性质？【学生回答】空气中有氧气，氧气表现氧化性，氢氧化亚铁表现出还原性，被氧化。【教师】现在看粘在试管壁上的灰绿色沉淀有什么变化呢？【学生回答】出现了红褐色。【教师】生成的白色的氢氧化亚铁变成了灰绿色最后变成了红褐色，说明氢氧化亚铁被空气中的氧气氧化成了氢氧化铁。4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3(红褐色)【教师】如何防止生成的氢氧化亚铁被氧化呢？关键是什么？【学生回答】隔绝氧气（空气）植油物【教师】这是经过改进的装置，下面我来制备氢氧化亚铁，同学们仔细观察老师的操作和你们制备氢氧化亚铁时的操作有什么不同。植油物演示实验：氢氧化亚铁的制备。（油封、装氢氧化钠溶液的滴管下端深入到硫酸亚铁溶液的液面以下）【教师】我们平时使用胶头滴管时要竖直悬空在试管的正上方，胶头滴管的下端不能伸入试管中，这个实验中为什么将滴管伸入FeSO4溶液的液面以下？【学生回答】防止NaOH溶液滴落过程中接触空气。【教师】植物油的作用是什么？【学生回答】防止FeSO4溶液与空气接触而被氧化。【教师】这样操作制备的氢氧化亚铁就不会被氧化了吗？大家看我刚才制备出来的氢氧化亚铁还是变成了灰绿色，说明氢氧化亚铁还是被氧化了，为什么呢？哪些地方的氧气还是我们没有考虑到的呢？【学生回答】溶液中可以溶解少量的氧气。【教师】那如何除去溶液当中的氧气呢？从化合价的角度分析，应该选择新制的FeSO4溶液还是久置的FeSO4溶液，为什么？【学生回答】新制的，FeSO4溶液在空气中很容易被氧化。【教师】配制NaOH溶液和FeSO4溶液的蒸馏水要煮沸并迅速冷却，这样做的目的是什么？【学生回答】除去溶解在蒸馏水中的氧气。【教师】那根据我们的分析，氧化氢氧化亚铁的氧气主要来自两部分，空气中的氧气和溶液中的氧气，要制备出纯净的氢氧化亚铁就要对装置再进行改进。【投影】再次改进过的装置。【学生活动】下面同学们小组之间进行讨论，该装置要如何操作才能制备出纯净的氢氧化亚铁，讨论的过程中回答这样几个问题。（4min）思考1：A试管中发生反应的化学方程式是？思考2：实验开始时，应先（）（填“打开”或“关闭”）止水夹a，为什么？思考3：FeSO4溶液如何进入到NaOH溶液中？【教师】时间到，哪个小组分享一下你们组讨论的结果。【学生回答】思考1：Fe+H2SO4=FeSO4+H2思考2：打开，利用生成的氢气排出A、B两支试管中的空气。思考3：产生的氢气使A试管中的压强增大，FeSO4溶液被压入B试管中。【教师】该装置要如何操作才能制备出纯净的氢氧化亚铁呢？【学生回答】实验开始，先打开止水夹a，反应一段时间后，检验试管B出口处排出的氢气的纯度。当排出的H2纯净时，夹紧止水夹a，生成的FeSO4溶液就会被压入B试管中与NaOH溶液反应生成氢氧化亚铁。【教师】非常好！氢氧化亚铁的制备就讨论到这里，有些同学可能还有更好的方案，我们课下继续讨论。现在大家根据刚才所学内容以及熟知的碱的性质，归纳总结两种氢氧化物的物理性质和化学性质，完成表格。（2min）【学生活动】铁的氢氧化物氢氧化铁氢氧化亚铁化学式Fe(OH)3Fe(OH)2色、态红褐色固体白色固体水溶性难溶于水与盐酸反应离子方程式Fe(OH)3+3H+==Fe3++3H2OFe(OH)2+2H+=Fe2++2H2O稳定性2Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3转化关系4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3【教师】从类别看，它们都属于碱，都可以和酸反应生成盐和水，难溶性碱的稳定性一般都较差，在加热条件下可以分解生成对应的氧化物和水。【教师】最后，我们用本节课所学知识来解释一下铁锈形成的过程并写出反应方程式。【教师】初中学习过，铁生锈要接触空气，铁在空气中会与空气中的水蒸气和氧气发生反应生成Fe(OH)2，Fe(OH)2在空气中能稳定存在吗？写出不能稳定存在的化学反应方程式。【学生回答】4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3【教师】Fe(OH)3是难溶性碱，会分解成对应的氧化物和水，写出反应方程式。【学生回答】2Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O【教师】铁锈的主要成分就是Fe2O3【课堂小结】本节课的最后我们一起来总结一下学习的内容。化合价化合价物质类别+3+2盐碱氧化物FeOFe3O4Fe2O3FeCl2FeCl3Fe(OH)2Fe(OH)3碱盐酸碱盐酸盐酸盐酸六、板书设计化合价化合价物质类别+3+2盐碱氧化物FeOFe3O4Fe2O3FeCl2FeCl3Fe(OH)2Fe(OH)3碱盐酸碱盐酸盐酸盐酸七、教学反思本节课的设计基于“价—类—性”三维图。在学习铁的氧化物时，从化合物中铁的化合价出发，分析铁的氧化物的种类，进而过渡到铁的氧化物的性质和用途。利用性质和用途可以互推的方式来学习该知识点，充分体现了化学与生活之间密不可分的理念。以前面学习的氧化物的分类方式来学习铁的氧