第三章 铁 金属材料 教学设计(1) 2024-2025学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

第三章铁金属材料教学设计(1)2024-2025学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、教学内容分析1.本节课的主要教学内容：本章主要围绕铁金属材料的性质和用途展开，包括铁的化学性质、合金的组成与性质、铁及其合金的制备和应用等。具体内容涉及铁及其化合物的制备方法、铁的冶炼、铁合金的成分与性能等。

2.教学内容与学生已有知识的联系：本章内容与学生在初中阶段学习过的金属元素和化合物的知识紧密相关，为高中化学必修第一册第三章“铁金属材料”。通过本章学习，学生可以进一步理解金属元素的性质和化合物，为后续学习金属的制备、合金等知识打下基础。二、核心素养目标本节课旨在培养学生以下核心素养：1.科学探究能力，通过实验和观察，引导学生探究铁及其合金的性质和变化规律；2.逻辑思维能力，通过分析铁的化学性质和合金的组成，培养学生运用化学知识解决实际问题的能力；3.创新意识，鼓励学生在学习铁的冶炼和合金制备过程中，思考新材料的开发和应用；4.环保意识，引导学生认识金属资源的重要性，培养节约资源和可持续发展的观念。三、学情分析本节课面对的是高一新生，他们刚刚从初中阶段进入高中，对化学学科的学习方法和思维方式正在逐步适应。在知识层面上，学生对金属元素和化合物的知识有一定的了解，但深度和广度有限，对铁及其合金的性质和应用可能较为陌生。在能力方面，学生的实验操作技能和化学分析能力有待提高，需要通过实验和实践活动来加强。素质方面，学生的科学探究精神和团队合作意识需要进一步培养。

行为习惯上，部分学生可能存在对化学实验操作不够重视的情况，需要通过规范化的实验流程来纠正。此外，学生的自主学习能力和信息检索能力也有待加强，这对于他们理解和掌握铁金属材料的相关知识至关重要。

对课程学习的影响主要体现在以下几个方面：首先，学生的基础知识储备会影响他们对铁金属材料性质的理解；其次，实验操作能力的强弱将直接影响实验结果和学生对知识的掌握程度；再者，学生的科学探究精神和团队合作能力将影响他们在实验和讨论中的表现；最后，学生的环保意识和社会责任感将对他们对金属资源利用和可持续发展的认识产生影响。

因此，本节课的教学设计需要考虑到学生的这些特点，通过实验、讨论和实践活动，帮助学生建立起对铁金属材料知识的系统认识，提高他们的实验技能和科学素养。四、教学方法与手段教学方法：

1.讲授法：结合多媒体课件，系统讲解铁的化学性质、合金的组成与性质等理论知识，帮助学生构建知识体系。

2.讨论法：组织学生就铁及其合金的应用案例进行讨论，激发学生的思维，提高他们的分析问题和解决问题的能力。

3.实验法：通过铁及其合金的制备实验，让学生亲自动手操作，培养实验技能和科学探究精神。

教学手段：

1.多媒体课件：利用图片、视频等多媒体资源，直观展示铁及其合金的性质，增强教学的趣味性和直观性。

2.实验演示：通过实验演示，让学生直观观察铁及其合金的制备过程，加深对知识的理解。

3.在线教学平台：利用在线教学平台，提供实验指导、学习资料等，方便学生自主学习和复习。五、教学过程一、导入新课

（老师）同学们，今天我们来学习第三章的第一节“铁金属材料的性质和用途”。在开始之前，请大家回顾一下我们在初中阶段学习的金属元素和化合物的知识，特别是关于铁的一些基本性质。现在，请大家思考一下，铁在我们的生活中有哪些常见的应用呢？

（学生）铁可以用来制造钢铁，用于建筑、交通工具等；铁还可以制成铁锅、铁钉等。

（老师）很好，同学们的回答都很准确。今天我们将深入探讨铁金属材料的性质，以及它们在各个领域的应用。接下来，我们将通过一系列的实验和讨论，来揭开铁金属材料的神秘面纱。

二、新课讲授

1.铁的化学性质

（老师）首先，我们来了解一下铁的化学性质。铁是一种过渡金属，它具有哪些化学性质呢？请同学们打开课本，跟随我的讲解，我们一起来看。

（学生）铁能与氧气反应生成氧化铁；铁能与酸反应生成氢气和相应的盐；铁能与硫酸铜溶液反应，置换出铜。

（老师）非常好，同学们已经能够准确地描述铁的化学性质。接下来，我们通过实验来验证这些性质。

2.铁的冶炼

（老师）铁的冶炼是金属工业中的一个重要环节。请同学们阅读课本中关于铁的冶炼过程，然后我们一起讨论。

（学生）铁的冶炼是通过高温将铁矿石还原成铁的过程，通常使用焦炭作为还原剂。

（老师）正确。那么，铁的冶炼过程中有哪些关键步骤呢？我们接下来通过实验来模拟铁的冶炼过程。

3.铁合金的组成与性质

（老师）铁合金是由铁与其他金属或非金属元素组成的合金。它们具有哪些性质呢？请同学们思考一下。

（学生）铁合金比纯铁具有更高的强度、硬度和耐磨性。

（老师）很好，同学们已经能够理解铁合金的性质。接下来，我们将通过实验来观察不同铁合金的性质。

三、实验演示

1.铁与氧气反应

（老师）现在，我们来进行第一个实验：铁与氧气反应。请同学们观察实验现象，并记录下来。

（学生）实验中，铁丝在氧气中燃烧，产生了火花，并生成了黑色的氧化铁。

（老师）很好，同学们观察得很仔细。这个实验说明了铁能与氧气反应生成氧化铁。

2.铁与酸反应

（老师）接下来，我们进行第二个实验：铁与酸反应。请同学们观察实验现象，并记录下来。

（学生）实验中，铁片与稀盐酸反应，产生了气泡，并生成了铁盐。

（老师）正确。这个实验说明了铁能与酸反应生成氢气和相应的盐。

3.铁与硫酸铜溶液反应

（老师）最后，我们进行第三个实验：铁与硫酸铜溶液反应。请同学们观察实验现象，并记录下来。

（学生）实验中，铁片放入硫酸铜溶液中，铁片表面逐渐覆盖了一层红色的铜。

（老师）很好，同学们已经成功地观察到了铁与硫酸铜溶液反应的现象。

四、课堂讨论

（老师）通过刚才的实验，我们了解了铁的化学性质。现在，请同学们结合课本内容，讨论一下铁合金的组成与性质。

（学生）铁合金的组成通常包括铁、碳和其他元素。它们具有比纯铁更高的强度、硬度和耐磨性。

（老师）很好，同学们已经能够理解铁合金的性质。接下来，我们将通过一个小组讨论，探讨铁合金在各个领域的应用。

五、小组讨论与应用

（老师）请同学们分成小组，讨论以下问题：

1.铁合金在建筑领域的应用有哪些？

2.铁合金在交通工具领域的应用有哪些？

3.铁合金在其他领域的应用有哪些？

（学生）（小组讨论）

（老师）请各小组代表分享讨论结果。

（学生）1.铁合金在建筑领域的应用有钢筋、预应力混凝土等。

2.铁合金在交通工具领域的应用有汽车、火车、飞机的零部件等。

3.铁合金在其他领域的应用有家电、工具、医疗器械等。

（老师）非常好，同学们的讨论非常积极。铁合金的应用非常广泛，它们在现代社会中扮演着重要的角色。

六、总结与作业

（老师）今天我们学习了铁金属材料的性质和用途，了解了铁的化学性质、冶炼过程、铁合金的组成与性质，以及铁合金在各个领域的应用。通过实验和讨论，同学们对铁金属材料有了更深入的认识。

（学生）是的，老师，我们学到了很多关于铁金属材料的知识。

（老师）请同学们完成以下作业：

1.回顾课本内容，总结铁的化学性质、冶炼过程、铁合金的组成与性质。

2.查找资料，了解铁合金在某个领域的具体应用，并撰写一篇短文。

（学生）好的，老师。

（老师）今天的课就到这里，希望大家能够通过课后作业，巩固今天所学的知识。下课！六、知识点梳理1.铁的化学性质

-铁的物理性质：银白色固体，有金属光泽，硬度大，熔点高。

-铁的化学性质：能与氧气反应生成氧化铁；能与酸反应生成氢气和相应的盐；能与硫酸铜溶液反应，置换出铜。

-铁的腐蚀与防护：了解铁的腐蚀机理，学习防锈措施。

2.铁的冶炼

-铁的冶炼原理：利用焦炭作为还原剂，在高温下将铁矿石还原成铁。

-铁的冶炼过程：包括破碎、磨粉、烧结、高炉炼铁等步骤。

-铁的冶炼产品：生铁、钢等。

3.铁合金的组成与性质

-铁合金的定义：由铁与其他金属或非金属元素组成的合金。

-铁合金的组成：铁、碳和其他元素。

-铁合金的性质：比纯铁具有更高的强度、硬度和耐磨性。

4.铁合金的应用

-建筑领域：钢筋、预应力混凝土等。

-交通工具领域：汽车、火车、飞机的零部件等。

-其他领域：家电、工具、医疗器械等。

5.铁的化合物

-氧化铁：铁与氧气反应生成的化合物，分为三氧化二铁和四氧化三铁。

-氢氧化铁：铁与水反应生成的化合物，具有胶体性质。

-硫酸铁：铁与硫酸反应生成的化合物，具有酸性和氧化性。

6.铁资源的利用与保护

-铁资源的分布：了解全球和我国的铁资源分布情况。

-铁资源的开采：学习铁矿石的开采方法和技术。

-铁资源的利用：了解铁及其合金在各个领域的应用。

-铁资源的保护：学习节约资源和可持续发展的观念。

7.实验与探究

-铁与氧气反应实验：观察铁丝在氧气中燃烧的现象，验证铁的化学性质。

-铁与酸反应实验：观察铁片与稀盐酸反应的现象，验证铁的化学性质。

-铁与硫酸铜溶液反应实验：观察铁片与硫酸铜溶液反应的现象，验证铁的化学性质。

-铁合金的制备实验：学习铁合金的制备方法，了解铁合金的性质。七、课堂1.课堂提问

-提问方式：我将采用开放式和封闭式提问相结合的方式，以激发学生的思考，检验他们对知识的理解和应用能力。

-提问内容：围绕铁金属材料的性质、冶炼、合金组成与应用等方面设计问题，如“铁在氧气中燃烧时会产生什么现象？”“铁合金相比纯铁有哪些优势？”“请举例说明铁合金在建筑领域的应用。”

-评价标准：观察学生的回答是否准确、完整，是否能结合所学知识进行分析和讨论。

2.观察学生参与度

-观察内容：关注学生在课堂上的参与程度，包括是否积极回答问题、是否认真听讲、是否主动参与实验等。

-评价标准：根据学生的参与度和积极性，给予相应的评价和反馈，鼓励学生更加积极地参与课堂活动。

3.实验操作评价

-实验内容：通过铁与氧气反应、铁与酸反应、铁与硫酸铜溶液反应等实验，评价学生的实验操作技能。

-评价标准：观察学生在实验过程中的操作规范性、实验数据的准确性以及实验现象的观察能力。

4.小组讨论评价

-讨论内容：组织学生就铁合金的应用进行小组讨论，评价学生的团队合作能力和问题解决能力。

-评价标准：评估学生在讨论中的发言质量、团队合作精神以及提出解决方案的创造性。

5.课堂测试

-测试形式：设计一份涵盖本章重点知识的测试题，包括选择题、填空题、简答题和实验设计题。

-评价标准：根据学生的测试成绩，评估他们对知识的掌握程度和运用能力。

6.作业评价

-作业内容：布置与本章内容相关的课后作业，包括理论知识总结、实验报告和案例分析等。

-评价标准：对学生的作业进行认真批改和点评，关注作业的完整性、准确性和创新性，及时反馈学生的学习效果。

7.学生自评与互评

-自评内容：鼓励学生对自己的学习过程进行反思，包括学习态度、学习方法、学习成果等方面。

-互评内容：组织学生之间进行互评，互相学习，共同进步。八、课后作业1.实验报告撰写

-任务：请根据课堂上进行的铁与氧气反应实验，撰写一份实验报告，包括实验目的、原理、步骤、结果和分析。

-答案示例：

实验报告

实验名称：铁与氧气反应

实验目的：验证铁在氧气中燃烧生成氧化铁的过程。

实验原理：铁在氧气中燃烧，生成三氧化二铁。

实验步骤：

1.将铁丝固定在燃烧匙上。

2.将燃烧匙放入充满氧气的集气瓶中。

3.点燃铁丝，观察实验现象。

4.收集生成的固体产物。

实验结果：铁丝在氧气中燃烧，产生火花，并生成黑色固体。

实验分析：铁在氧气中燃烧生成氧化铁，实验结果符合预期。

2.应用案例分析

-任务：选择一种铁合金在建筑领域的应用，如钢筋，分析其性能特点和对建筑结构的影响。

-答案示例：

钢筋在建筑领域的应用分析

应用领域：钢筋用于建筑结构的加固。

性能特点：钢筋具有较高的强度、硬度和延展性。

影响：钢筋的使用可以提高建筑结构的稳定性和抗震能力。

3.创新设计

-任务：设计一种新型铁合金，并说明其可能的应用领域和优势。

-答案示例：

新型铁合金设计

设计名称：耐高温高强度铁合金

应用领域：航空航天、高温设备制造。

优势：在高温环境下保持高强度，减少材料厚度，提高设备性能。

4.铁资源保护策略

-任务：提出至少三种铁资源保护策略，并说明其可行性和预期效果。

-答案示例：

铁资源保护策略

1.开发新型铁合金，提高材料利用率，减少资源浪费。

2.加强铁矿石的开采管理，防止非法采矿和滥采滥挖。

3.推广再生资源利用，回收利用废弃的钢铁制品。

5.金属腐蚀与防护

-任务：解释金属腐蚀的原理，并提出至少两种防止金属腐蚀的方法。

-答案示例：

金属腐蚀与防护

腐蚀原理：金属与环境中的氧气、水、酸等物质发生化学反应，导致金属表面破坏。

防护方法：

1.表面处理：涂覆保护层，如油漆、塑料等，隔绝金属与环境中的腐蚀性物质。

2.电化学保护：利用阴极保护法，使金属成为阴极，减缓腐蚀速度。板书设计①铁的化学性质

-铁的物理性质：银白色固体，有金属光泽，硬度大，熔点高。

-化学反应：铁与氧气反应生成氧化铁；铁与酸反应生成氢气和相应的盐；铁与硫酸铜溶液反应，置换出铜。

-腐蚀与防护：铁的腐蚀机理，防锈措施。

②铁的冶炼

-冶炼原理：利用焦炭作为还原剂，在高温下将铁矿石还原成铁。

-冶炼过程：破碎、磨粉、烧结、高炉炼铁等步骤。

-冶炼产品：生铁、钢等。