高一年级上册《铁及其化合物教学设计（第3课时）》教学设计

铁及其化合物教学设计（第3课时）——硫酸亚铁肥中铁元素价态的检验一、教学目标（一）教学目标1、知道含有铁元素的物质在生产、生活中的应用，知道铁离子、亚铁离子的检验方法，建立含有铁元素的物质性质、实验现象、应用之间的联系。2、懂得利用价类二维模型，预测含有铁元素的物质性质及物质之间的转化，设计实验进行初步验证，并能分析解释有关实验现象，理解复杂体系中某种微粒检验的一般思路。3、体会科学探究的乐趣，形成“实践—反思—再实践—再反思”的实践观。（二）评价目标1、通过实验方案设计汇报，诊断并发展学生宏观分析与符号表征相结合的证据推理能力。2、通过对实验现象的分析与实验结论的推断，诊断并发展学生分析物质变化的水平。3、通过对实验方案的调整、课堂练习，诊断并发展学生基于微观视角分析问题的思维。二、教学重难点（一）教学重点：硫酸亚铁肥中铁元素价态的检验（二）教学难点1、干扰硫酸亚铁肥中亚铁离子检验的因素2、真实复杂体系中某种微粒检验的一般思路三、教学流程教学任务师生活动教学意图板块一：背景素材的认识课堂回顾【情境导入】①铁元素的价类二维图②硫酸亚铁肥在生活中的应用了解植物补铁的必要性板块二：学生设计实验方案实验方案设计：久置的硫酸亚铁肥中铁元素价态的检验【情境导入】展示久置铁肥，亚铁离子对植物吸收好，该铁肥呈浅绿色，请设计实验检验该久置的硫酸亚铁肥中铁元素价态。【教师展示】甲同学的方案一：取少量硫酸亚铁肥样品于试管中，观察固体颜色。【学生评价】不合理，浅绿色固体不一定含二价铁元素。【教师小结】绿色的固体不一定含二价铁元素，不是绿色的固体也不一定不含二价铁元素。【教师拓展】如果把少量硫酸亚铁肥样品溶于水，观察溶液是否为浅绿色。若溶液为浅绿色，则证明原样品溶液含有二价亚铁离子。【教师展示】乙同学的方案二：取少量硫酸亚铁肥样品溶液于试管中，滴加酸性高锰酸钾溶液。【学生评价】不合理，能使酸性高锰酸钾溶液紫红色褪去的物质不一定含二价亚铁离子。【教师小结】很多具有还原性的物质或微粒也能使酸性高锰酸钾溶液紫红色褪去，如维生素C、S2-、Fe2+、SO32-等。【教师展示】丙同学的方案三：取少量硫酸亚铁肥样品溶液于试管中，先滴加少量KSCN溶液，再滴加少量新制氯水溶液。【学生评价】方案合理。它根据滴加新制氯水前后，溶液红色的深度是否发生改变，证明原样品溶液是否含二价亚铁离子。【教师分析】硫酸亚铁肥不等同于硫酸亚铁晶体，硫酸亚铁肥除了含有硫酸亚铁外，还含有一定的抗氧化物质。KSCN具有强还原性，容易被氧化剂氧化。【实验方案小结】取少量硫酸亚铁肥样品溶液于试管中，先滴加稍过量新制氯水溶液，再滴加足量KSCN溶液。若滴加足量KSCN溶液后，若溶液变红色，则证明原硫酸亚铁肥样品溶液中含二价亚铁离子。使学生了解：绿色并不是硫酸亚铁才有的特征颜色使学生了解：溶液为浅绿色，并不是硫酸亚铁溶液才有的特征颜色使学生了解：使酸性高锰酸钾溶液紫红色褪去并不是硫酸亚铁溶液才有的特征反应使学生了解铁离子的特征反应，并认识硫氰酸钾具有还原性，可使氯水或高锰酸钾溶液褪色促使学生自觉运用“价—类”二维图解决真实问题情景下的实验设计问题。协助学生理清实验思路，学会预设实验现象，结合实验猜想分析问题。板块三：实施实验，反思，再实验，再反思实验方案调整：久置的硫酸亚铁肥中亚铁离子的检验中有哪些干扰因素？【实验现象分析】滴加足量新制氯水溶液后，发现溶液颜色没有明显变化。【实验反思】新制氯水、含二价亚铁离子的水溶液、含铁离子的水溶液，颜色接近，不容易通过溶液颜色变化判断滴加的新制氯水溶液是否足量，从而影响了新制氯水滴加用量的控制，使得样品溶液中的二价亚铁离子可能未完全转化为三价铁离子。新制氯水不适宜作为该实验的氧化剂溶液。实验方案需选择易于控制试剂用量且实验现象明显的氧化剂溶液。【修改实验方案】选用过氧化氢溶液代替新制氯水【实验现象分析】向浅绿色硫酸亚铁肥样品溶液中滴加稍过量的过氧化氢溶液，溶液颜色变为棕黄色。再滴加足量硫氰酸钾溶液，溶液为红褐色，并有气泡产生，充分振荡溶液，有大量气泡生成，久置后，溶液变为棕黄色。【实验反思】过氧化氢溶液与亚铁离子反应复杂，有红褐色的氢氧化铁胶体生成，同时三价铁离子对过氧化氢产生了催化作用，促使过氧化氢分解，产生大量氧气。由于过氧化氢与亚铁离子反应原理复杂，副反应多，易出现异常现象。过氧化氢溶液不适宜作为该实验的氧化剂溶液。需选用不引入副反应、且易于控制试剂用量、实验现象明显的氧化剂溶液【修改实验方案】选用了酸性高锰酸钾溶液代替新制氯水。【实验现象分析】向浅绿色硫酸亚铁肥样品溶液滴加酸性高锰酸钾溶液至溶液颜色为浅紫红色，再滴加足量硫氰酸钾溶液，溶液颜色为深红色。【实验反思】第三次实验方案现象明显，能较好地控制氧化剂酸性高锰酸钾溶液的用量，且能使硫酸亚铁肥中的二价亚铁离子完全氧化，副反应少，硫氰酸铁溶液颜色现象明显。所以，该实验适宜选用酸性高锰酸钾溶液作为氧化剂。促使学生分析实验不成功的因素，优化实验方案，调整试剂选择。促使学生分析实验不成功的因素，优化实验方案，调整试剂选择。久置的硫酸亚铁肥中铁元素价态的检验中亚铁离子检验，如何进行空白对照实验【理顺实验方案】分别取少量硫酸亚铁肥样品溶液于试管A、B中，向试管A滴加足量KSCN溶液。向试管B先滴加酸性高锰酸钾溶液至溶液为浅红色，再滴加足量KSCN溶液。促使学生优化实验方案，严谨分析实验过程，做出合理的实验推断。板块四：建立真实复杂体系中某种微粒检验的一般思路如何开展实验方案的设计【教师引导】首先要研究体系微粒成分包括待检微粒可能生成的微粒其他微粒等；其次根据体系微粒成分，结合价类二维图分析相关微粒的化学性质差异分析的角度包括特征反应氧化性、还原性物质类别通性等再次选择合适的检验方法考虑试剂的用量试剂添加顺序相关实验操作预期实验现象等最后从与其他微粒反应试剂间可能的干扰反应排除实验方案中的干扰因素，最终理顺实验方案。使学生明确各微粒可能具有的特征反应、元素化合价变化的信息、物质类别的变化。使学生明晰实验步骤，结合实验目的开展有效实验操作，不断优化实验方案。板块五：解决真实情景问题真实情景下，解决关于铁及其化合物的化学问题【课堂练习】【课堂小结】提高学生的证据推理能力及归纳总结的能力。四、课堂练习1.请分析以下关于硫酸亚铁肥的说法错误的是A.某硫酸亚铁肥主要成分为FeSO4·H2O，呈灰白色略带淡绿色B.硫酸亚铁肥可以调节土壤酸碱度，为植物补充铁元素C.使用硫酸亚铁肥配制溶液时，应选用弱酸性水溶液，如加适量白醋D.硫酸亚铁肥需放置于阴凉处保存，可与草木灰、生石灰等存放在一起答案：D2.请分析以下关于变质硫酸亚铁肥“变废为宝”的方案，不合理的是A.利用变质硫酸亚铁肥制得的氢氧化铁胶体，可用于制净水剂B.利用变质硫酸亚铁肥制得氢氧化铁沉淀，加热后制得氧化铁，氧化铁可以作为涂料C.向变质硫酸亚铁肥溶液中，加入铁粉，通过过滤、结晶等操作，制得植物铁肥D.向变质硫酸亚铁肥溶液中，加入稀硫酸，通过结晶、过滤等操作，制得人体补血剂答案：D五、课后习题1.下列关于铁及其化合物的性质或用途正确的是（单选）A.具有磁性的黑色固体是Fe2O3B.用于治疗缺铁性贫血的物质是铁盐C.涂料中的红色物质是Fe3O4D.氢氧化亚铁在空气中很不稳定答案：D解析：A.具有磁性的黑色固体不是Fe2O3，是Fe3O4。B.用于治疗缺铁性贫血的物质不是铁盐，是亚铁盐。C.涂料中的红色物质不是Fe3O4，是Fe2O3。D.氢氧化亚铁在空气中很不稳定，易被氧化，所以答案选D。2.当人体缺铁时，往往需要服用补铁剂，人体能吸收的是+2价铁元素。以下说法正确的是（单选）A.市场出售的麦片中常含有微量、颗粒细小的还原铁粉，这些铁粉在人体胃酸（胃酸的主要成分是HCl）作用下转化成铁盐。B.天然食品中含有的大多是+3价铁元素。为了使+3价铁元素转化为+2价铁元素并被人体更好地吸收，可以在食物中加入少量的还原铁粉。C.补铁剂溶于水，滴加少量硫氰酸钾溶液，溶液变红色，说明补铁剂中含有亚铁离子。D.补铁剂溶于水，若依次滴加氯水、KSCN溶液，溶液变红，说明补铁剂全部变质答案：B解析：A.市场出售的麦片中常含有微量、颗粒细小的还原铁粉，这些铁粉在人体胃酸（胃酸的主要成分是HCl）作用下转化成亚铁盐，不是铁盐，所以A错误。B.天然食品中含有的大多是+3价铁元素。为了使+3价铁元素转化为+2价铁元素并被人体更好地吸收，可以在食物中加入少量的还原铁粉，正确。铁粉可以把三价铁还原为二价铁。C.补铁剂溶于水，滴加少量硫氰酸钾溶液，溶液变红色，说明补铁剂中含有铁离子，不是亚铁离子，所以C错误D.补铁剂溶于水，若依次滴加氯水、KSCN溶液，溶液变红，说明补铁剂全部变质，不正确。氯水有强氧化性，可以氧化亚铁离子，先加氯水，再加硫氰酸钾溶液，溶液变红色，只能说明补铁剂含铁元素，不能证明补铁剂是否变质，所以D错误3.氯化铁的用途之一是五金蚀刻，蚀刻产品有眼镜架、钟表、电子元件和标牌等。以下说法正确的是（单选）A.氯化铁溶液蚀刻不锈钢时发生的主要反应的离子方程式是2Fe3++Cu=2Fe2++2Cu2+B.FeCl3溶液能使淀粉碘化钾试纸变蓝，体现了氯化铁的氧化性。C.向FeCl3溶液中同时加入铁粉和铜粉，充分反应后不会出现的有铜无铁的结果D.除去FeCl3溶液中少量的FeCl2，可以加入过量的铁粉答案：B解析：A.氯化铁溶液蚀刻不锈钢时发生的主要反应的离子方程式是2Fe3++Fe=3Fe2+，不是2Fe3++Cu=2Fe2++2Cu2+，所以A错误。B.FeCl3溶液能使淀粉碘化钾试纸变蓝，体现了氯化铁的氧化性。B正确。C.向FeCl3溶液中同时加入铁粉和铜粉，充分反应后会出现的有铜无铁的结果，因为铁的还原性比铜强，所以铁会先与氯化铁反应，所以会出现铁粉被消耗，而铜粉没有反应完的情况，所以会有有铜无铁的结果，所以C错误。D.除去FeCl3溶液中少量的FeCl2，应该加入氯水，而不是过量的铁粉。D错误4.铁红是一种常见的红色颜料，下列制备铁红的实验方案合理的是（单选）A.向FeCl2溶液中加入氢氧化钠溶液，有灰绿色沉淀生成。过滤，加热沉淀物至有红褐色沉淀生成，得到的红褐色固体是铁红。B.Fe在氧气中点燃，火星四射，得到的固体是铁红C.把少量废铁屑溶于过量稀硫酸中，过滤，除去杂质。向滤液中加入适量氯水，再加入过量的氨水，有红褐色沉淀生成。过滤，加热沉淀物至质量不再发生变化，得到红棕色的残渣。D.加热氯化铁溶液至溶液变为红褐色，得到铁红。答案：C解析：A.向FeCl2溶液中加入氢氧化钠溶液，有灰绿色沉淀生成。此时的沉淀物有氢氧化亚铁、氢氧化铁，及其相互转化间的中间产物，过滤，加热沉淀物至有红褐色沉淀生成，得到的红褐色固体是大部分是氢氧化铁，不是氧化铁，所以A错误。B.Fe在氧气中点燃，火星四射，得到的固体是黑色固体四氧化三铁。C.把少量废铁屑溶于过量稀硫酸中，过滤，除去杂质。向滤液中加入适量氯水，再加入过量的氨水，有红褐色沉淀生成。过滤，加热沉淀物至质量不再发生变化，得到红棕色的残渣为铁红三氧化二铁。D.加热氯化铁溶液至溶液变为红褐色，得到的是氢氧化铁胶体，而不是铁红三氧化二铁。5.某工厂的工业废水中含有大量的FeSO4和较多的Cu2+。为了减少污染并变废为宝，工厂计划从