3.1铁及其化合物 教学设计 2024-2025学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

章节名称 第一节 铁及其化合物 学时 2 授课年级 高一 学科名称 化学 设计指导 思想 《铁及其化合物》是《普通高中化学课程标准（2017版）》中“主题2：常见的无机物及其应用”的重要内容之一，课标要求：结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解铁及其重要化合物的主要性质，了解它们在生产、生活中的应用。因此，在重视开展“素养为本”教学的理念指导下，本节课以化学实验为载体，开展探究性化学实验教学，让学生在科学探究的过程中，落实化学学科核心素养的发展。同时，在教学中明确单元的学科大概念：元素观、分类观和转化观，帮助学生了解化学从物质类别和核心元素价态两个重要视角学习铁及其化合物的性质和应用。 本节(课) 教学内容 的分析 铁及其化合物是新人教版必修一第三章第一节内容，是教材第二部分的元素化合物的知识。本课时是在学习金属钠和非金属氯的基础上，继续学习典型的金属——铁及其化合物，从本质上了解铁是一种变价金属，让学生建立更加清晰的金属化学性质的概念。在教学过程中需要考虑新旧知识的相互衔接，注意充分发挥理论知识对后面元素化合物知识的指导作用，学习相关内容时要应用理论知识加以解释。 与本节 (课)相关 的学生特 征分析 (1) 已有知识基础 在初中阶段，学生已经简单学习了单质铁的化学性质，知道铁是一种典型的金属，了解铁与氧气、酸以及硫酸铜的反应，已经建立了简单的金属化学性质的概念；通过前两章的学习，学生也初步了解如何用离子反应、氧化还原反应分析宏观反应的微观解析，初步掌握了一些化学学习方法和一定的实验操作技能，并具备了一定的实验观察能力和实验分析能力。 (2) 学习障碍点分析 学生还不能熟练运用氧化还原模型解决问题，缺乏深度思考能力；实验设计能力中的科学性和严谨性、逻辑思维和推理能力的深度和广度还略有欠缺。 教学目标 (1) 了解铁元素在自然界中的存在形态、与人体健康的关系，体会化学对人类生活的重要意义，发展“宏观辨识与微观探析”素养；从我国古代应用铁的化学史感受中华民族在科技发展进程中的贡献，增强文化自信。 (2) 能用氧化还原反应原理进一步认识铁的化学性质，基于实验事实写出铁与水蒸气反应的化学方程式，发展“宏观辨识与微观探析”的学科核心素养。 (3) 结合真实情境和应用实例，将铁的性质的知识运用于解决生产、生活中简单的化学问题，强化性质决定用途的观念，培养安全意识，发展“科学态度与社会责任”的学科核心素养。 (4) 通过实验探究铁单质的化学性质，体会实验对认识和研究物质性质的重要作用，形成证据意识，发展“科学探究与创新意识”的学科核心素养。 评价目标 (1) 通过创设真实的问题情境是“麦片中为何要添加还原铁”讨论和点评，诊断并发展学生对铁的化学性质的认知水平。 (2) 通过对麦片是否含有铁粉的实验设计方案的交流和点评，诊断学生对铁的物理性质的认识发展水平。 (3) 通过对铁与水反应产物的预测和讨论，诊断并发展学生证据推理与科学探究水平。 教学重难点 教学重点：铁及其氧化物的化学性质 教学难点：铁与水蒸气的反应原理 教学策略 教法：启发式教学，引导学生在活动中发现问题，作出猜想与预测，进而建构知识。 学法：让学生在教学活动中寻找并发现规律的方式学习。 教学设计整体框架 知识线 认知发展线 问题线 情景线 活动线 铁的鉴别 铁能被磁体吸引 燕麦片是否真的添加了还原铁粉？ 教师投影麦片中添加还原铁粉的新闻事件。 学生回答问题并作出实验探究。 铁的存在、含量与冶炼 陨铁以单质形态存在，但铁元素主要以+2、+3价化合物存在与矿石中。铁元素在地壳中的含量比较丰富，仅次于氧、硅、铝，居第四位 同学们知道人类最早使用的铁什么吗？还记得高炉炼铁的原理吗？ 教师对有关铁的存在和发现史等内容讲述。 学生聆听并做好笔记。 铁的物理性质 ①有延展性和导热性。②能导电，但其导电性不如铜和铝。③熔沸点、密度，化学性质比较活泼，能与许多物质发生化学应。 请同学们梳理和回答铁的物理性质？ 教师让学生结合自身体验阅读课本内容。 学生自主阅读教材并回答问题。 铁的化学性质 ①与非金属单质的反应：2Fe + 3Cl2 + 2FeCl3 ②与酸的反应：Fe + 2HCl === FeCl2 + H2↑ ③与某些盐溶液的反应：Fe + CuSO4 === FeSO4 + Cu ④3Fe + 4H2O(g) = Fe3O4 + 4H2 同学们还学过哪些铁的反应呢？ 钠可以和水反应，那铁能与水反应吗？ 教师让学生从不同角度对铁的相关反应分类，再通过PPT投影钠与铁的相关反应的对比，来预测铁与水反应产物。 学生小组讨论，并汇报、交流。 教 学 流 程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 创设情景，引入新课 【投影】麦片中添加还原铁粉引起公众惊慌的新闻事件。 【提问】配料表显示添加了还原铁粉，请大家根据已学知识设计简单实验判断，燕麦片是否真的添加了还原铁粉？ 【讲述】同学们的回答很正确。铁能被磁体吸引，利用这一性质可以鉴别铁或实现铁的分离提纯。现在请同学们尝试做一下这个实验。 【讲述】刚才实验我们是利用铁具有铁磁性这一特殊的物理性质，铁是生活中应用最广泛、用量最大的一种金属元素，本节课我们就要来研究这种重要的金属元素——铁。 【板书】铁及其氧化物 【讲述】同学们知道人类最早使用的铁什么吗？是来自外太空的陨铁，陨铁以单质形态存在，但铁元素主要以+2、+3价化合物存在与矿石中。铁元素在地壳中的含量比较丰富，仅次于氧、硅、铝，居第四位。 【讲述】人类对铁的使用历史悠久，最早人工冶铁制品是春秋初年秦国的铜柄铁剑，战国中期以后，铁制工具在社会生产中发挥了巨大作用。同学们还记得高炉炼铁的原理吗？ 【板书】一、铁的存在、含量与冶炼 【过渡】那么，铁到底是一种怎样的金属呢？ 【回答】铁能被磁体吸引，可以利用磁铁鉴别燕麦片是否添加了还原铁粉。 【实验】将打磨麦脆片并装入保鲜袋，加水溶解进行实验，观察是否有被磁铁吸引的黑色粉末。 【回答】把铁从铁的氧化物中还原出来，如Fe2O3+3CO==高温==2Fe+3CO2 通过生活问题引入铁的性质的学习，提高学生的学习兴趣，落实科学态度与社会责任素养。 通过对有关铁的存在和发现史等内容的讲述，让学生体会化学对人类生活的重要意义，感受中华民族在科技发展史中的贡献，增强文化自信。 探索新知 【讲述】结合自身体验，并阅读 课本六十五页第一段和相关数据，请同学们梳理和回答铁的物理性质？ 【板书】二、铁的物理性质 【讲述】纯铁具有金属的共性，如具有银白色金属光泽，具有磁性、导电性、导热性和延展性， 值得注意的是铁粉是黑色的,原因是铁粉疏松多孔状，吸收一些可见光， 所以看起来是黑色。 【提问】性质决定用途，你认为燕麦片中添加铁粉的目的是什么呢？ 【讲述】因为添加铁粉的含量极少，所以抗氧化效果并不佳。通过吃铁粉补充铁元素的做法并不科学，因为胃酸浓度不高，铁粉并不能完全被溶解，吸收率很低。 【引导】同学们一定很关心，像这样直接以铁单质的形式出现在食物里，是否对身体有害。对于“还原铁”而言，只要在国家标准内使用就无害，所以不必担心。在营养麦片中添加适量铁粉，只是商家的营销手段而已。 【提问】那我们该如何合理补铁呢？ 请同学们阅读66页的资料卡片后并回答。 【提问】刚刚我们利用以前学过的铁相关的性质，解释了还原铁粉的作用。同学们还学过哪些铁的反应呢？请举些例子，并从不同角度认识这些反应，对反应进行分类。 【板书】三、铁的化学性质 1、与非金属单质的反应：2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3 2、与酸的反应：Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑ 3、与某些盐溶液的反应：Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu 【引导】铁单质在什么条件下转化为+2价，什么条件下转化为+3价？ 【总结】铁与氧化性较弱的氧化剂(如盐酸、硫酸铜等)反应，铁原子失去2个电子生成+ 2价铁的化合物；而铁与氧化性较强的氧化剂(如氯气等)反应，铁原子则失去3个电子生成+ 3价铁的化合物。 【过渡】前面我们学习了钠的性质，那么铁作为我们系统学习的第二种金属，其化学性质还有吗？我们将钠和铁进行对比一下。 【投影】钠的化学性质 钠 铁 非金属单质 酸 盐溶液 水 【讲解】讲解钠的化学性质，并书写部分化学方程式。 【过渡】钠可以和水反应，那铁能与水反应吗？ 【投影】在钢铁厂的生产中，炽热的铁水或钢水注入模具之前，模具必须进行充分的干燥处理，不得留有水。 【过渡】生活经验告诉我们，在常温下，铁与水是不发生反应的。根据材料，在高温下，铁可能与水反应。 【提问】若铁在高温下能与水反应，请同学们根据所学知识预测产物可能会是什么？ 【引导】看来同学们都有不同的答案，接下来就让我们观看一个视频，看看大家的猜想是否正确吧。 【投影】铁与水蒸气在高温下反应的实验视频。 【提问】我们该如何验证固体是否是四氧化三铁呢？ 【回顾】所以现在请同学们回答一下，材料中的磨具必须进行充分的干燥的原因是什么呢？ 【板书】4、与水蒸气的反应：3Fe + 4H2O(g) = Fe3O4 + 4H2 【讲解】从氧化还原和方程式的书写角度讲解。 【过渡】铁与水蒸气反应得到了一种铁的氧化物，在自然界中铁主要以化合物的形式存在于矿石中，其中比较常见的是磁铁矿和赤铁矿。 【回答】①有延展性和导热性。②能导电，但其导电性不如铜和铝。③能被磁铁吸引。④熔点是1535℃，费点事2750℃，密度是7. 86g/cm2，其化学性质比较活泼，能与许多物质发生化学应。 小组讨论，并汇报、交流还原铁粉的作用。 【小组1回答】初中学过，铁粉可以作双吸剂，吸收空气中的氧气和水，防止食物被氧化，具有保鲜的作用。 【小组2回答】可以补铁，血红蛋白中含有铁元素，铁是构成人体的必不可少的重要元素。还原铁粉吃下去后能和胃酸反应生成二价铁。 【回答】可以多吃动物性食物和蔬菜，或者补充补铁口服液。 学生小组讨论，并汇报、交流、并补充。 【小组1回答】根据物质分类的角度，铁是金属单质，可以与非金属单质、酸、盐溶液发生反应。 【小组2回答】从氧化还原的角度，根据铁元素价态的变化，我们发现，铁有较强的还原性，铁可被氧化到+2价和+3价。 【回答】与弱氧化剂反应生成+2价铁，与强氧化剂反应生成+3价的铁。 进行对比，完成表格。 学生小组讨论，并汇报、交流。 【小组1回答】铁粉有还原性，水会被还原生成氢气。铁被氧化，可能产生铁的氧化物。 【小组2回答】根据钠和水的反应，产物可能为氢气和氢氧化铁。 【回答】试管冷却后，利用磁铁在试管外侧吸一吸。若固体被吸引，证明固体是四氧化三铁。 【回答】避免高温下铁与水反应，生成四氧化三铁。 引导学生自主学习，总结铁的物理性质，培养学生对知识的自学能力和归纳总结能力。 通过生活案例，引导学生在学习时懂得从“性质决定用途”入手，进行分析解决生活中的问题。 在学生回忆关于铁单质性质已有知识的基础上，利用氧化还原反应的认知模型重建铁单质性质的知识结构，落实模型构建与证据推理。 对比钠与水的反应，加深学生对微观原子结构决定物质宏观性质的认识。 通过对铁与水反应产物的预测和讨论，培养学生证据推理能力， 小结反馈 引导学生回顾本节课新授知识纲要。 【总结】通过这节课的学习，大家对生活中这种常见的金属应该有了更深入的了解，课后可以去完善一下铁的价类二维图。 回忆和回答本节知识要点，课后完善铁的价类二维图。 归纳整理，使学生对本节课知识有系统化、理性化。 学以致用， 小结作业 投影相关习题，完成课后同步习题 思考、讨论、交流、回答 再次运用所学知识，解决问题，巩固知识，加深知识理解。 板书设计： 一、铁的存在、含量与冶炼 二、铁的物理性质 三、铁的化学性质 1、与非金属单质的反应：2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3 2、与酸的反应：Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑ 3、与某些盐溶液的反应：Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu 4、与水蒸气的反应：3Fe + 4H2O(g) = Fe3O4 + 4H2 教学反思： 通过师生实验、分析、阅读及对比法的安排增加了互动, 调动了学生的积极参与课堂教学。在了解学生的已有知识经验的前提下，让学生在已有的知识经验基础上通过思考交流、探究活动获得新知。但不足之处在于，在铁与水的反应的实验探究中，学生不能动手操作完成实验，学生实验能力得不到锻炼。应让学生亲手完成化学实验，或让学生主动尝试对实验装置进行改装，确定学生在课堂中的主体地位，激发学生学习兴趣，锻炼学生实验能力，培养学生化学学科核心素养。 2 学科网（北京）股份有限公司 $$