1、示范教案第三课时 铁的重要化合物整 体 设 计教材分析元素有两种存在状态：游离态、化合态。第一节介绍的金属单质是元素存在的游离态，本节介绍的金属化合物是元素的化合态。在自然界中金属元素基本上都是以化合态的形式存在，因此，既要了解金属单质的化学性质，又要学习它们的化合物的性质。本节按钠、铝、铁三种金属化合物的顺序编写。按这样的顺序编写，可以使钠、铝、铁三种金属化合物的性质知识更加系统化，更有利于学生的掌握。铜的化合物是以“资料卡片”的形式出现的。根据课程标准的要求，对钠、铝、铁、铜的化合物性质的介绍仍以化学性质为主，而对于它们的物理性质则不作详细介绍。本节内容在编排上有以下特点：1实验多，有利于
2、培养学生的感性认识。2图片较多，有利于激发学生的学习兴趣。3表格多，有利于培养学生的探究能力、自主学习能力。新课标的精神在本节得到充分的体现。三维目标1知识与技能(1)了解几种铁的氧化物的性质和应用。(2)掌握 Fe3 、Fe 2 的检验方法及相互转化。(3)掌握 Fe(OH)2氧化成 Fe(OH)3的过程。(4)通过演示和学生实验，培养学生的观察能力、动手能力及分析综合能力。2过程与方法(1)利用列表比较的方法，掌握铁的重要化合物的性质，培养学生的归纳能力。(2)教学中通过实验和探究，让学生对探究的方法有一些了解。在实验和探究过程中，积累一些科学假设对比实验方法。3情感态度与价值观通过实验探
3、究，让学生体会科学研究的乐趣，体验合作和动手的整个过程的积极的情绪。设计思路本节的重点内容是氧化铁、氢氧化铁、氢氧化亚铁的性质以及 Fe3 、Fe 2 的相互转化。教材分别介绍钠、铝、铁的重要化合物，知识系统，规律性强，有利于学生掌握。因此要积极引导学生采用不同的方法进行归纳、比较。例如：可以让学生模仿教材的列表法进行比较，也可以让学生讨论，评选出最佳方案供大家参考，有助于体现学生的主体意识。如Fe3 、Fe 2 的比较，教材中已有表格。建议补充 Fe(OH)2和 Fe(OH)3的比较表格，使学生通过其性质的比较，分辨其异同，更好地掌握知识。要正确指导学生观察图画和阅读资料，认真填好各个表格。
4、本节有 12 幅图画用来配合和丰富教学内容，要引导学生仔细观察这些图画，找出图画中所包含的丰富信息，加深学生对相关知识的认识。另外较多的表格也为培养学生归纳能力、比较能力提供了基础。为了培养学生良好的发散思维习惯，可以组织学生对每一份表格进行补充、完善，以培养学生的探究能力、自主学习能力。重点难点氢氧化铁、氢氧化亚铁的性质，氢氧化亚铁的制备，铁盐、亚铁盐之间的互变。教学准备投影仪、FeCl 3溶液、FeSO 4溶液、2 molL1 NaOH 溶液、氨水、2 molL1 盐酸、KSCN 溶液、铁粉、氯水、试管、胶头滴管、药匙。 教 学 过 程导入新课上一节我们学习了铝的重要化合物，请大家回顾 A
5、l2O3和 Al(OH)3有哪些重要的化学性质？实验室怎样制备 Al(OH)3？为何不用 NaOH 溶液制备 Al(OH)3?实验室常用氨水和铝盐溶液反应制备 Al(OH)3；不用 NaOH 溶液是因为 Al(OH)3能被NaOH 溶液溶解。铁是过渡元素中的主要代表元素，前面我们了解了铁单质的有关性质，这节课我们共同学习铁的重要化合物。推进新课一 、 铁 的 氧 化 物名称 氧化亚铁 氧化铁 四氧化三铁俗称 铁红 磁性氧化铁化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4色、态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体化合价 2 3 2、3水溶性 不溶 不溶 不溶类型 碱性氧化物 碱性氧化物 碱性氧化物与酸反应共
6、性与还原剂反应出示三种铁的氧化物让学生观察，并分别验证其溶解性、与酸反应等性质，讲解分析，依次填充表格。总结FeO、Fe 2O3是碱性氧化物，都能与酸反应生成盐和水，Fe 3O4是一种复杂的化合物，可以看作是 FeOFe2O3，但是 Fe3O4是纯净物，不是混合物。复习请把你认识的氢氧化物写出来，并按照所含金属的活动性排列。请打开课本了解部分碱的溶解性。 二 、 铁 的 氢 氧 化 物1铁的氢氧化物Fe(OH) 2、Fe(OH) 3(1)制取 Fe(OH)2、Fe(OH) 3 实验在两支试管里分别加入少量 FeCl3和 FeSO4溶液，然后滴入 NaOH 溶液。观察并描述发生的现象。FeCl3
7、溶液 FeSO4溶液加 NaOH 溶液的现象 迅速生成红褐色沉淀 得到白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色化学方程式 Fe3 3OH =Fe(OH)3 Fe2 2OH =Fe(OH)24Fe(OH)2O 22H 2O=4Fe(OH)3思考题：在制取 Fe(OH)2时，为什么很快会发生颜色的变化？为了观察 Fe(OH)2，你认为可以采取哪些措施减慢 Fe(OH)2的氧化？(提示：O 2存在于溶液和空气中)(2)探究性实验改进制取 Fe(OH)2的实验，从而减慢 Fe(OH)2的氧化。实验改进：用胶头滴管插入溶液深处滴加 NaOH 溶液，因为溶液深处溶解的 O2较少，用煮沸的蒸馏水配制 NaOH
8、、FeSO 4溶液，配好后的 FeSO4溶液上面滴加少量汽油等(详见课堂练习)实验现象(与前面比较)：制得的 Fe(OH)2沉淀可以维持较长时间的白色课堂练习1用下面两种方法可以制得白色的 Fe(OH)2沉淀。方法一：用不含 Fe3 的 FeSO4溶液与用不含 O2的蒸馏水配制的 NaOH 溶液反应制备。(1)用硫酸亚铁晶体配制上述 FeSO4溶液时还需加入铁粉、稀硫酸。(2)除去蒸馏水中溶解的 O2常采用加热煮沸的方法。(3)生成白色 Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含 O2的 NaOH 溶液，插入 FeSO4溶液液面下，再挤出 NaOH 溶液。这样操作的理由是避免生成的 Fe(OH
9、)2沉淀接触 O2。方法二：在如下图装置中，用 NaOH 溶液、铁屑、稀硫酸等试剂制备。(1)在试管里加入的试剂是稀 H2SO4、铁屑。(2)在试管里加入的试剂是_NaOH 溶液。(3)为了制得白色 Fe(OH)2沉淀，在试管和中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是检验试管出口处排出的氢气的纯度。当排出的 H2纯净时，再夹紧止水夹。(4)这样生成的 Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是试管中反应生成的 H2充满了试管和试管，外界空气不容易进入。解析：方法一中根据 FeSO4易被氧化和易水解的特点，在配制其溶液时还需加入稀H2SO4和铁屑；蒸馏水中若溶有 O2，则会加速 Fe(
10、OH)2氧化，因此可采用煮沸法除去 O2。为避免生成的 Fe(OH)2沉淀接触 O2，可用长滴管吸取不含 O2的 NaOH 溶液，插入 FeSO4溶液液面下，再挤出 NaOH 溶液方可达到目的。方法二的原理是利用稀 H2SO4和铁屑产生氢气，先赶尽装置中的空气。确定赶尽空气后再夹紧止水夹，通过 H2产生的压强将 FeSO4溶液压入 NaOH 溶液中去，从而使产生的白色Fe(OH)2沉淀在 H2的还原性气氛中得以较长时间存在。2Fe(OH) 2、Fe(OH) 3与盐酸反应实验向(1)中制取的 Fe(OH)2、Fe(OH) 3试管中分别滴入盐酸，观察现象。现象：_沉淀分别溶解为澄清的溶液化学方程式
11、：Fe(OH) 22HCl= =FeCl22H 2OFe(OH)33HCl= =FeCl33H 2O(2)_Fe(OH)3的热稳定性Fe(OH)3不稳定，受热易分解 2Fe(OH) 3 Fe2O33H 2O= = = = = 三 、 铁 盐 与 亚 铁 盐1Fe 2 、Fe 3 的检验讨论：请大家根据刚学过的知识提出一种检验 Fe2 、Fe 3 的方法。实验探究 1：在含 Fe2 、Fe 3 的溶液中分别滴入几滴 KSCN 溶液，观察溶液颜色。实验探究 2：在含 Fe2 的溶液中滴入几滴 KSCN 溶液后，再滴入几滴氯水，有何现象？写出有关的离子方程式。过渡Fe 2 、Fe 3 之间有什么不同
12、？Fe 3 与 Fe2 可以转变吗？(用氧化还原原理引导)接下来我们一起探究 Fe3 与 Fe2 怎样转变，设计实验方案。(提示用氧化还原理论分析)2Fe 2 Fe 3通入氧气、加双氧水、氯水、高锰酸钾、过氧化钠等3Fe 3 Fe 2加入铁粉、铜粉、H 2S 等提问我们提出这些方案是否可行？首先我们要明确如何鉴别 Fe3 与 Fe2 。鉴别方法 Fe2 Fe3直接观色 浅绿色 黄色与 KSCN 反应 无明显现象 生成血红色物质与 NaOH 反应 生成的白色沉淀迅速变灰绿色，最终变为红褐色 得到红褐色沉淀讲解通过实验我们知道 Fe3 遇到 KSCN 溶液出现血红色。那么现在我们对提出的方案进行实
13、验。学生实验：1取 3 mL FeCl3溶液加入一小药匙铁粉后滴加几滴 KSCN 溶液。2在 3 mL FeCl2溶液中加入几滴双氧水，再滴加 KSCN 溶液。3在 3 mL FeCl2溶液中加入几滴氯水，再滴加 KSCN 溶液。4取 3mL FeCl2溶液向其中加入几滴酸性 KMnO4，再滴加 KSCN 溶液。提问这四支试管有什么现象产生？现象：1 号试管溶液不变色。2、3、4 号试管的溶液都变成血红色了。提问说明 Fe3 与 Fe2 如何相互转变？Fe3 有氧化性，加入还原剂可转化为 Fe2 ，而 Fe2 有还原性，需加入氧化剂方可转化为 Fe3 。练习：有一瓶硫酸亚铁溶液，由于保管不当或
14、时间过长，怀疑有可能变质。试设计实验证明试样中的硫酸亚铁是部分被氧化、全部被氧化还是完全没被氧化。应用铁的不同价态之间相互转化，在生活生产和科学研究中有着广泛的应用，在配制含 Fe2 的溶液时加入少量铁粉。应用 FeCl3溶液与铜反应制作电路板等。(为什么？)小结Fe 3 与 Fe2 结构不同，所带电荷不同，性质差别就很大。通过这节课的学习我们知道了结构和性质之间的什么关系？师生共同小结：结构决定性质。 教 学 反 思本课时有两个实验、两个科学探究，一个实践活动，是实验数量最多的一节。让学生自己动手完成实验，不仅使学生有效地掌握知识，同时也培养了学生的观察能力、动手能力，而且课堂气氛活跃，学生
15、主动学习、快乐学习，体现了人文关怀。且本节的实验比较安全，简单易做，让学生自己动手做实验，可以极大地增强学生的自信心，有利于学生进一步学习。例如，Fe(OH) 2向 Fe(OH)3 的转化过程中，为什么会呈现出不同的颜色？只有通过自己实验，才能准确观察到由白色到灰绿色到红褐色的转变，才能形成深刻的印象。为了促进学生主动地学习，可以鼓励学生大胆地提出问题。在学生提出问题的过程中促进学生思考，促进学生去自学、去收集资料、去解决自己想要了解的问题。如学了Fe(OH)2、Fe(OH) 3后知道铁元素有2、3 价，学生可能会问：铁的氢氧化物有两种，为什么铁的氧化物会有三种？在 Fe3O4中难道铁元素还有
16、第三种价态吗？等等。不论学生提出的问题有多少，质量有多高，我们都可以从学生的问题中了解学生的思想、学生的认知水平，同时这些问题也可以提供大量的教学素材，有利于生动活泼的课堂教学模式的形成。备 课 资 料1氢氧化亚铁的制备实验改进常见的氢氧化亚铁的制备方法如图所示，通过将滴管伸入 NaOH 溶液液面以下来避免灰白色的氢氧化亚铁迅速变色而不易观察其颜色。该实验简便易行，便于理解和操作，但是实验效果不够理想，怎样能较长时间地观察到氢氧化亚铁的白颜色呢？改进方案一(1)实验装置(如图 1)图 1(2)实验步骤煮沸蒸馏水 50 毫升备用。取两粒金属钠送入 20 毫升针筒内，用此针筒吸入煮沸过的蒸馏水 3
17、 毫升，使其充分反应，生成的氢气把空气排除，用胶帽封住出口处。取 2 克 FeSO4晶体于另一只 50 毫升针筒中，吸入煮沸过的蒸馏水 3 毫升，振荡使其溶解，安上针头，如下图：把针头插入(2)中的注射器内，慢慢挤压活塞，使 FeSO4溶液和NaOH 溶液充分接触，观察现象，进行记录。白色絮状沉淀向上漂浮并不断增加，可以保存两天多时间。改进方案二(1)实验装置(如图 2)图 2(2)实验步骤在图 2 的中加入 20 mL 0.2 molL1 FeSO4溶液，2 g 还原铁粉，5 mL 3 molL1 H2SO4溶液；在中加入 20 mL 20%的 NaOH 溶液。用夹子将 C 处夹住，将和同时
18、加热煮沸，并保持 2 min，充分排氧后，立即用夹子将 A、B 两处夹住，静置待溶液冷却，且酸与铁反应产生极少量的 H2为止。这时试管中的压强比试管中的压强大，因中产生了 H2，中大部分空气已排出。小心轻轻打开 C 处的夹子，试管内的 FeSO4会自动流入试管内，可明显看到白色絮状 Fe(OH)2生成，并保持很长时间。再打开 B 处的夹子，使空气进入内，可看到 Fe(OH)2在空气中逐步被氧化为 Fe(OH)3的全过程。实验现象十分明显，能更好地辅助于教学，有利于学生对氢氧化亚铁性质的认识与学习。改进方案三(1)实验装置(如图 3)图 3(2)实验步骤先打开 K 一会儿，让试管 A 中产生的氢气把试管 A、B 中的空气排除掉。关闭弹簧夹 K，试管 A 中继续产生的氢气把试管 A 中液体压入试管 B 中，即可观察到有白色絮状的沉淀产生(可以保持较长一段时间，足以说明得到白色絮状的沉淀物即为氢氧化亚铁)。再打开弹簧夹 K，一会儿后，可以发现试管 B 中白色絮状的沉淀物马上转变为灰绿色，甚至在离试管口近处看到了红褐色的氢氧化铁。
