3.1.1.铁及其化合物——铁与水蒸气反应 教学设计 2022-2023学年上学期高一化学人教版（2019）必修第一册

铁及其化合物——铁与水蒸气反应 教学设计 一、教学目标 1、类比钠，通过理论探究认识铁单质与水蒸气的反应。 2、通过观察实验，得到铁单质与水蒸气的反应。 3、通过对铁与水蒸气反应装置的分析，进行实验装置改进。 二、教学重难点 重点：铁与水蒸气的反应。 难点：铁与水蒸气的反应。 三、教学过程 1、新课导入 生活经验告诉我们，在常温下，铁与水是不发生反应的。但在钢铁厂的生产中，炽热的铁水或钢水注入模具之前，模具必须进行充分干燥处理，不得留水，这是为什么呢？ 2、新课讲授 [学生猜测]在高温下，铁能与水反应 [提问] Na可与H2O反应，Fe在高温下若能与H2O反应，那么产物是什么呢？我们怎么去证明呢？ [学生活动]可以通过理论预测和实验来证明。 [提问]我们可以从什么角度来进行理论预测呢？ [学生活动]类比于前面学习的钠，我们可以从物质的类别和元素的价态变化角度来预测。它们都属于金属单质，具有还原性，从理论的角度来说也可以将水中的氢元素置换出来生成氢气，自身变成氢氧化物。 [老师讲授]很好，思路非常正确。这儿有个资料卡片：物质的相关性质。大家再来分析看看铁与水是不是生成氢氧化物和氢气呢? 还原铁粉 FeO Fe2O3 Fe3O4 Fe(OH)2 Fe(OH)3 黑色 黑色 红棕色 黑色 白色 红褐色 受热不分解 受热不分解 受热不分解 受热不分解 不稳定 500℃分解为Fe2O3 [学生活动]不能生成氢氧化物和氢气，Fe(OH)2不稳定，而Fe(OH)3在500℃会分解为Fe2O3。 [提问]那是不是铁与水蒸气反应就生成Fe2O3和氢气呢？我们该如何设计实验验证我们的猜想呢？在设计实验之前请同学们思考讨论以下问题：① 如何验证气体产物？② 进行还原铁粉与水蒸气反应并验证气体产物，其实验装置应有几部分构成？ [学生活动]应用燃着的火柴点燃气体，观察现象来检验气体。实验装置应有：水蒸气发生装置、主反应装置、除杂装置（若有杂质产生）、气体产物检验装置几部分构成。 [教师活动]回答的很好，已经有人设计出了如图实验装置图。现在我们来观看以此实验装置进行铁与水蒸气反应的实验视频，请同学们认真观察实验现象，并做记录。 [学生活动]记录实验现象：蒸发皿中产生大量的肥皂泡，用火柴点燃肥皂液听到爆鸣声，反应后试管内固体仍为黑色。 [教师活动]反应后的固体仍为黑色，说明生成的不是Fe2O3，可能是FeO或者Fe3O4。根据资料卡片显示FeO(黑色固体)性质不稳定，在空气中加热时迅速被氧化成四氧化三铁。故铁与水蒸气反应生成Fe3O4和氢气。化学方程式为：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 [实验装置分析]在这个实验装置中，请同学们思考以下问题： (1) 湿棉花的作用是什么？肥皂液的作用是什么？ (2) 两个酒精灯先加热哪个，为什么？ (3) 实验结束后先撤导管还是先撤酒精灯？为什么？ [学生活动](1) 湿棉花的作用是提供水蒸气，肥皂液的作用是收集氢气。(2)先加热A处酒精灯，使水蒸气排除装置中的空气，防止铁与空气中氧气反应。(3) 实验结束后先撤导管再移去酒精灯，目的是防倒吸。 [提问]那么通过装置分析，该装置存在哪些不足之处，我们该如何改进呢？ [学生活动]不足之处：棉花提供的水蒸气太少，不能持续提供；其次，导管伸入肥皂液易发生倒吸，肥皂液收集气体不方便易破灭。 [教师活动]故我们可以从改变水蒸气的生成方式和氢气的收集、检验方式来改进实验，如下图所示： [课外延伸]人体中的铁元素。铁在人体中的含量为4~5g，是人体必需微量元素中含量最多的一种。人体内的含铁化合物分为功能性铁（参与氧的运输）和储存铁（与一些酶结合）。人体缺铁会造成记忆力、免疫力、对温度适应力下降、贫血。 3、课堂小结 铁与水蒸气在高温的条件下生成氢气和四氧化三铁： 3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 （水要表示成气态的形式，用g表示，l表示液态，s表示固态） 4、课后思考 Na可与H2O反应,Fe能在高温下与水蒸气反应,其余金属呢？请写出K、Mg、Al分别与H2O的反应，并总结得出金属与水的反应规律。 四、板书设计 铁与水蒸气反应： 3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 $$