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13《铁和铁的化合物》教学设计赣南师范学院09化学本科李昕1.教材分析本节教材是人教版高二化学（必修加选修）第四章第二节的内容。学生在初中已学过一些铁的知识，如铁的性质、几种铁合金、生铁和钢的冶炼。在高一学习中已经掌握了碱金属元素及其重要化合物的性质,在本章第一节又学习了镁和铝两种金属元素的性质。在这些知识基础上，结合金属活动顺序表、物质结构和元素周期律、氧化还原反应等知识，教材从铁在元素周期表中的位置和铁的发展史入手，介绍了铁在人类生存与发展中的巨大作用。对于性质部分，主要是介绍铁的化学性质。由铁原子的核外电子排布，分析其失电子情况，加深了学生对结构决定性质的认识。结合学生原有的元素化合物知识对铁的化学性质进行了适当加深和拓宽。例如，在初中原有的知识基础上，介绍铁与酸的反应时不提具体跟哪一种酸反应，而是扩展到铁和氢离子的一般反应。本节教材还起到了承上启下的作用，在学习铁跟水的反应时为第四节原电池原理及其应用埋下伏笔。另外，关于铁的有关知识的学习还对学生认识过渡元素起到了一定的作用。2．教学对象分析（1）铁是学生非常熟悉的一种金属，学生愿意更深入地学习。在学习其它化学知识时涉及铁元素的化学反应非常多，学生对于铁及其化合物的性质已有一定的认识。（2）学生在学习碱金属和镁铝有关知识时已初步掌握了主族金属元素的性质，但对像铁这样次外层电子未达饱和的过渡金属元素性质缺乏了解。（3）经过一年多的高中学习，学生已初步掌握了一些学习化学的方法，具备了一定的实验操作技能，能在教师的指导下较好地完成一些实验的设计和操作，并具备了一定的实验观察能力和实验分析能力。但由于是普通学校的学生，学生的知识迁移能力、对比归纳能力、发现问题、提出问题及解决问题的能力等方面需进一步提高，同时也需进一步培养学生科学的学习方法。【教学设计思路】1．教学过程中力求发挥教师的主导作用，引导学生自主学习、合作学习，顺应学生的认知规律，利用已掌握的知识学习新知识，将原有知识进一步扩展、深化，并应用这些知识解决遇到的问题。恰当地运用现代信息技术，提高课堂效率。2．结合图片和表格把化学知识和生产、生活、社会联系在一起，来激发学生的学习兴趣和民族自豪感，如讲述我国是世界上最早掌握铁的冶炼工艺的国家等，对学生进行爱国主义教育。143．通过学生查看元素周期表，认识铁在周期表中的位置,画出铁的原子结构示意图,让学生讨论、推断其性质，使学生能够运用从结构决定性质这一思维方式，从理性上探索事物变化的本质，发现事物变化的规律，强化学生分析问题能力，有助于学生对本节教材内容的深入理解。4．通过学生对铁的化学性质的回忆，将铁的性质进行归纳，引导学生总结铁在什么情况下生成+2价铁的化合物，在什么情况下生成+3价铁的化合物。借助实物投影将学生书写的化学方程式进行展示、讲评。【教学目标】1、了解铁在元素周期表中的位置及原子结构特点。2、掌握铁的主要化学性质。3、初步了解Fe2＋与Fe3＋的相互转化。4、通过演示、分组实验,培养学生分析实验现象的能力。5、通过新旧知识联系，培养学生知识迁移、扩展能力。6、通过对铁与不同物质反应生成两种不同价态化合物的学习,培养学生分析、归纳的思维能力，提高综合运用知识的能力。7、通过介绍我国钢铁工业的发展变化,对学生进行爱国主义教育。【教学重点】铁的化学性质——铁是常见的还原剂，铁在与不同氧化剂反应的情况下，分别显示不同的价态。【教学难点】铁的还原性，Fe2＋与Fe3＋的相互转化。【教学方法】教师引导下，学生自主合作学习。【教学用具】试管、胶头滴管、磁铁、锌粉、铁粉、FeCl3溶液、久置的硫酸亚铁溶液；（共8组）课件、多媒体教学设备【教学过程设计】结构流程图教师活动学生活动设计意图展示铁制品图片、冶铁的图表发展史【引入】金属在人类的生产、生活中占据重要的地位，我们在生活中接触最多、用途最广泛的金属是什么？今天我们以小组合作的方式来学习有关铁的一些知识。【板书】第二节铁和铁的化合物一、铁【结合图片讲解】人类使用铁的历史可以追溯到四回答：铁感受我国悠久的炼铁史和发达的钢铁工业，了解人类及我国的古代文明，现把化学知识和生产、生活、科技和社会联系在一起，来激发学生的学习兴趣。引入15引发学生思考，进入对铁的性质的学习引导学生从金属活动顺序表分析铁的性质从钠、镁性质和金属活动顺序表引入铁跟水的反应播放铁跟水在录像高温下反应根据反应产物书写化学方程式，判断氧化剂联系实际，为学习电化腐蚀打基础千五百多年以前，那时的铁是太空掉下的陨铁，（展示陨铁图片）春秋初年我国已掌握了冶铁技术,比欧洲国家早近2000年（展示古代冶铁、出土铁制品图片）；钢铁工业是国家工业的基础，新中国成立后我国的钢铁工业得到了飞速发展,自1996年开始持续居世界首位（展示钢铁产量突破1亿吨纪念邮票图片）。【过渡】人类使用铁的历史非常悠久，但出土文物中铁制品却很少见，为什么？【设问】从金属活动顺序表分析铁有哪些化学性质？【投影】金属活动顺序表【小结】这也是金属的化学通性。【板书】铁的化学性质1、铁能跟非金属反应2、铁能跟酸反应3、铁能跟盐溶液反应4、铁可能跟水反应？【质疑】已知钠、镁都能跟水反应生成氢气，铁能否跟水反应？从金属活动顺序表和生活中的经验分析。【投影】金属活动顺序表【观看录像】铁与水在高温下的反应【板书】铁跟水的反应【引导思考】为什么要加热？铁与钠、镁相比活泼性如何？生成物是什么？【提问】铁与水反应生成的是四氧化三铁。请同学们写出化学反应方程式，并指出氧化剂。【讲述】在常温下，铁跟氧气不反应，铁与水也不反应，但是在水和空气里的氧代工业的发展，激发民族自豪感和爱国情感。引发思考：铁性质活泼学生讨论，回答：铁能跟氧气等非金属反应；铁能跟盐酸、稀硫酸发生置换反应生成氢气；铁能从盐溶液中置换出后面的金属；思考分析讨论（1）铁在金属活动顺序表中排在铝后面，铝很难跟水反应，铁不跟水反应。（2）铁应该能跟水反应，条件困难。（3）跟水反应，因为铁在潮湿的空气中会生锈。观察现象、分析现象铁的活泼性比钠、镁弱。生成四氧化三铁和氢气。思考，书写化学方程式：3Fe＋4H2O（g）=====高温Fe3O4＋4H2，H2O为氧化剂激发学习兴趣。学生回忆所学知识，用金属活动顺序表分析铁的化学通性。引导学生学会分析元素性质的一般方法。为后续铁的电化腐蚀教学打基础16学生练习书写关于铁的化学方程式投影展示学生书写的化学方程式师生进行逻辑推理，总结归纳引发学生思考性质与结构关系学生在元素周期表中，找到铁元素位置教师画出铁原子结构示意图学生分析铁原子结构特点气以及二氧化碳等的共同作用下，铁很容易发生腐蚀而生锈。这就是出土文物中铁制品少而且腐蚀非常厉害的原因。如何防止铁被腐蚀？我们将在第四节继续学习。【提问】我们学过很多铁参加的反应,试着写出你学过的铁参加反应的化学方程式。【投影】展示学生所写化学方程式指出问题,互相补充。【提出问题】标出方程式中铁元素的化合价，从这些化学方程式中，你发现了什么规律吗？【动画展示】将生成+2价铁的反应和生成+3价铁的反应分别集中。【提问】分析以上反应的化学方程式，观察与铁反应生成二价Fe的物质和与铁反应生成三价Fe的物质氧化性有什么不同？【提问】为什么铁在化合物中有时表现+2价，有时表现+3价呢？【板书】1、铁在周期表中的位置及其原子结构【投影】元素周期表，找出铁元素位置。【板书】引导学生画出铁的原子结构示意图。【提问】观察其有何特点？与钠、镁、铝对比有什么不倾听。Fe＋SFeS2Fe＋3Cl22FeCl33Fe＋2O2Fe3O4Fe+2HCl→FeCl2+H2↑Fe+4HNO3（稀）→Fe（NO3）3+NO↑+2H2O（可能写不出来）Fe+CuSO4→FeSO4+Cu回答：铁发生化学变化时有+2价铁的化合物生成，也有+3价铁的化合物生成。学生讨论总结：铁与强氧化剂如Cl2等反应生成三价Fe，与弱氧化剂如S等反应生成二价Fe。与铁原子结构有关。位置：第四周期Ⅷ族，属“过渡元素”学生分析巩固书写化学方程式的技能发现问题认识结构决定性质培养学生对比学习能力。17教师总结讲解铁原子结构特点学生在教师引导下分析铁与盐溶液反应并用实验验证师生归纳总结反应规律同？【讲解】从示意图中可以看出，铁原子的次外层电子未达饱和，和主族元素不同，不仅最外层两个电子容易失去，而且次外层电子也易失去，这是过渡元素不同于主族元素的特征。【板书】Fe－2e-→Fe2+Fe－3e-→Fe3+【强调】铁是典型的变价金属。铁在化合物中通常显+2价或+3价。【过渡】铁能跟硫酸铜反应，能否与氯化铁溶液反应？假如能反应，试从氧化—还原反应的角度推测可能的产物并通过实验来验证【分组实验】利用现有物品，先找出哪支试管中装的是铁粉，然后实验铁跟氯化铁溶液反应提示用对比实验的方法【提问】写出铁跟氯化铁溶液反应的离子方程式。【总结】可见，铁跟盐溶液反应不一定发生置换反应。【提问】铁与稀盐酸、稀硫酸反应生成氢气，而其本身变为+2价铁离子。铁与稀硝酸反应是否还生成氢气呢？【追问】铁和稀硝酸反应时一定生成Fe3+吗？最外层只有2个电子，次外层不饱和学生回答：能。Fe3+具有氧化性，Fe具有还原性，发生了氧化还原反应。学生实验汇报实验现象并分析.2Fe3+＋Fe==3Fe2＋总结:Fe3+具有弱氧化性,能将Fe氧化成Fe2＋。回答：不能，稀硝酸具有强氧化性，铁与稀硝酸反应生成NO、Fe（NO3）3和H2O。Fe+4HNO3（稀）===Fe（NO3）3+NO↑+2H2O学生讨论后回答：培养分析能力对铁具有“磁性”的实际应用为“铁三角”的学习做准备。对重点知识及时归纳总结18学生应用前面总结的规律在教师引导下分析铁与氧化性酸反应的规律师生共同归纳总结铁与酸反应的规律对重点知识巩固练习，为下节课做准备【提问】铁与浓硫酸、浓硝酸反应吗？什么条件下反应？生成什么物质?【总结】铁跟非氧化性酸如盐酸、稀硫酸反应生成氢气和正二价铁；跟氧化性酸如硝酸、浓硫酸反应生成NO、NO2或SO2和正三价铁。常温下，铁在浓硫酸、浓硝酸中发生钝化。【课堂小结】通过这节课的学习,你对铁的化学性质有了什么新的认识?【知识应用】实验室中配制了一瓶硫酸亚铁溶液，本应是浅绿色的透明溶液，现在却变成了这样（展示变质的硫酸亚铁溶液）请同学们帮助老师分析是什么原因造成的？如何解决？【布置作业】铁过量时：2Fe（NO3）3+Fe==3Fe（NO3）23Fe+8HNO3（稀）===3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O铁少量时生成Fe3+，铁与硝酸的物质的量之比在1：4和3：8之间既有Fe2＋又有Fe3+。回答：（1）常温下发生钝化；（2）加热反应产生SO2/NO2学生交流学生积极思考，讨论解决办法1、将上面知识应用的讨论结果整理成书面作业。2、学有余力的同学挑战后面两道高考题。引导学生发现问题利用前面总结的规律进行分析，培养学生对知识的应用能力及时归纳总结。运用所学的知识解决实际问题。19【板书设计】第二节铁和铁的化合物一、铁1、周期表中的位置及其原子结构Fe－2e=Fe2+Fe－3e=Fe3+2、铁的化学性质铁能跟非金属反应铁能跟酸反应Fe+4HNO3（稀）===Fe（NO3）3+NO↑+2H2O铁能跟盐溶液反应2Fe3++Fe===3Fe2+铁能跟水反应3Fe＋4H2O（g）=====高温Fe3O4＋4H2，H2O为氧化剂【课后反思】通过课堂练习及课后作业反馈，学生对铁的化学性质有了进一步的认识，分析、归纳等思维能力得到了训练并有所提高，实现了这一节课的教学目标。在教学过程中，灵活运用多种媒体和手段，引导学生积极主动地学习，注意引导学生进行自主学习、探究学习和合作学习，注重对学生学习化学的过程方法的指导，从而培养学生终身学习的意识和能力。这正是新课程理念所倡导的教育思想。本节课教学从学生已熟练掌握的金属活动顺序表入手，引导学生回忆已掌握的铁的化学性质，在此基础上对铁跟水的反应、铁跟氯化铁溶液的反应和铁跟氧化性酸（重点是硝酸）进一步讨论，使学生对铁的化学性质形成较为完整的认识。这样教学顺应了学生的思维过