3.1 铁及其化合物 教学设计-2025-2026学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

授课题目 《利用数字化实验探究铁及其化合物的相互转化——以“铁锅炒菜能补铁吗”为例》 学科 化学 所属学段 必修第一册第三章第一节 模拟授课年级 高一 教材分析 本节课来自人教版高中必修第一册第三章第一节，本内容聚焦铁及其化合物相互转化，依托“铁锅炒菜能补铁吗”真实情境，融合元素化合物知识、化学实验探究及数字化技术应用。 学生在初中接触过金属的燃烧、铁单质的物理性质，知道铁能与氧气、氯气、盐酸、硫酸反应中。通过高中前2章的学习，又进一步掌握物质分类和转化的方法、离子反应、离子反应方程式的书写及氧化还原反应。通过钠及其化合物的学习，初步了解研究金属的基本思路，为本课学习奠定了基础。铁元素是学生首次接触的重要变价金属元素，通过建立铁及其化合物的研究思路及认知“铁及其化合物的价-类二维模型”，丰富研究元素及其化合物的思路与方法，有助于后续变价非金属元素的学习。 学情分析 （一）知识基础 高中学生在之前学习中，已积累一定元素化合物知识，对铁单质、铁的氧化物等有初步认知，但对铁及其化合物在实际情境（如铁锅炒菜 ）中的转化及应用，理解尚浅；在化学实验操作与探究方面，具备基本技能，但利用数字化实验手段（如色度传感器 ）开展探究，经验不足。 （二）能力特点 学生具备一定自主思考、小组合作能力，对贴近生活的化学问题兴趣浓厚，渴望通过探究获取知识、解决实际问题；不过在复杂问题拆解、基于证据推理及模型认知深化方面，需教师引导提升。 （三）认知误区 可能存在“铁锅炒菜补铁效果好，只要用铁锅炒菜就不愁缺铁”等错误认知，未考虑铁元素存在形式、转化及人体吸收等复杂因素，教学中需通过实验探究、证据推理纠正。 教学目标 1、 掌握铁、亚铁盐、铁盐的性质及相互转化关系，明晰铁锅炒菜过程中铁元素存在形式变化。借助“价 - 类”二维模型分析铁元素转化，构建化学学科思维模型。 2、 通过“铁锅炒菜能补铁吗”问题拆解、模拟实验、证据推理，经历“分析问题—实验探究—解决问题”过程，培养科学探究与创新意识。 3、 学会运用色度传感器等数字化实验手段，探究铁及其化合物转化，提升实验操作与数据分析能力 。 4、 感受化学知识在生活（铁锅炒菜 ）中的应用，体会化学学科社会价值，增强学科认同感，培养关注生活、用化学知识解决实际问题的意识，提升科学态度与社会责任素养。 教学重点 铁、亚铁盐、铁盐的性质及相互转化关系。 教学难点 铁及其化合物的相互转化关系 教学过程 教学环节 教师行为 预设学生行为 设计意图 导入新课 【师】资料展示铁锅炒菜能补铁吗? ①学生运用已有生活经验,判断铁锅炒菜是否能够补铁。 ②阅读资料,给予理论证据支持。 创设真实问题情境,制造冲突,引发学生深入思考,分析解决问题的方法。 新 知 学 习 环节一:铁元素是如何进入人体的 任务1:请利用“价-类”二维模型分析铁元素如何进入人体内。 任务2:实验探究一一模拟铁锅炒菜时铁元素进入人体的过程。 按照表1所示实验方案,进行分组实验,观察实验现象并预测铁元素的存在形式。 注意事项:①用量筒分别量取5mL白醋,依次加入试管1、2、3中;②振荡,使其充分反应后静置;③0.001g约为一粒小米粒大小。 结论:在铁锅炒菜过程中,铁单质与醋酸反应转化为二价铁离子 ,因此得出结论:进入人体的铁元素主要为二价铁离子。 环节二:进入人体的铁元素能补铁吗 任务3:(1)结合资料卡片1,思考进入人体内的铁元素是否都能被吸收? (2)结合资料卡片2,设计实验方案验证结论。 任务4:实验探究--检验 ：入人体的铁元素的有在形式。 结论:①利用铁锅炒菜进入人体的铁元素以 Fe2+为主;②由试管6的现象说明,Fe2+不稳定,在空气中容易被氧化为Fe3+。 任务5：拓展探究活动--模拟真实铁锅炒菜过程中加热对铁元素转化的影响。 依据实验现象系统分析,进人人体的铁元素能补铁吗?将试管1[铁粉+白醋(0.001g,10 mL)]中的溶液平均分为5份,用酒精灯依次加热0、1、2、3、4min,冷却后,加人2-3滴5%KSCN溶液,观察溶液颜色变化，利用色度传感器测定不同加热时长溶液的透光率变化曲线,如图所示。 实验现象:①加热时间越长,溶液颜色越深;②由图可知,加热时间越长,溶液的透光率越低。 结论:在铁锅炒菜过程中,加热会使溶液中的Fe2+转化为Fe3+,加热时间越长,Fe3+的浓度越高,故在铁锅炒菜过程中,溶解在菜里的Fe2+,会由于不稳定而在加热过程中迅速转化为Fe3+,从而使得进入人体的Fe2+极少,利用率很低。 环节三:如何解决铁锅补铁问题 铁锅炒菜时,如何提高铁元素的吸收率?请写出一到两种解决方法。 解决方法:①炒菜时加人一些还原性物质,如:富含维生素C的蔬菜,葡萄糖;②饭前或者饭后吃富含维生素C的水果,如:猕猴桃、橙子。 分小组讨论,根据“价-类”二维模型和已有知识,回忆与铁元素有关的物质,并思考在用铁锅炒菜的过程中发生的物质转化关系,画出铁元素进入人体的路径图。由图3可以看出,铁单质进入人体的路径共有三种。 小组合作,模拟铁锅炒菜过程,进行实验探究,验证铁元素进入人体的主要形式。 (1)通过阅读资料提取信息:并非所有形式的铁元素均可以被人体吸收利用,Fe2+能够被人体吸收利用，而Fe3+不能够被人体吸收利用。 (2)设计实验方案。 ①分别吸取试管1、2、3中少量的上层清液于试管4、5、6中 ②向试管4中加入2-3滴5% K3[Fe(CN)6]溶液;向试管5中加人2-3滴5%KSCN溶液;将试管6中溶液均分为两份,一份加入2-3滴5% K3[Fe(CN)6]溶液,另一份加人2-3滴5%的KSCN溶液,观察实验现象。根据实验现象,完成表格。 小组讨论交流,真实模拟铁锅炒菜过程中加热对铁元素转化的影响。 小组讨论交流,提高铁元素吸收率需提仕还原性环境,方止Fe2+被氧化为Fe3+;加入还原剂，使被氧化的 Fe3+还原为 Fe2+。 回顾与铁元素有关的物质,以及物质间的转化,建立化学知识与真实问题之间的联系,从而初步形成从化学视角分析生活中真实问题的思维方式。 小组进行实验探究,利用实验现象这一证据推理铁元素的转化过程,培养学生的宏观辨识与微观探析、证据推理的学科核心素养。 利用数字化信息系统实验设备--色度传感器检测溶液透光率的变化趋势,利用所给资料获取信息,掌握Fe2+、Fe3+的性质以及Fe3+的检验;能自主设计实验方案验证猜想;培养学生宏观辨识与微观探析、证据推理等化学学科核心素养。 利用Fe2+、Fe3+的性质实现两者之间的相互转化,分析、解决铁锅炒菜补铁吸收率低的问题。由分析问题-模拟实验一解决问题,将化学专业知识与实际问题进行关联,完成真实问题的解决,给出合理的建议,体会化学学科的社会价值。 小结 1. 引导学生梳理：铁及其化合物（Fe、Fe2+、Fe3+ ）性质与转化关系；数字化实验（色度传感器 ）在探究中的作用；铁锅炒菜补铁原理及优化方法 。 2. 强调“宏观 - 微观 - 符号”三重表征，“证据推理与模型认知”等学科素养 。 回顾学习过程，整理知识体系，强化对学科素养的理解 。 总结知识与方法，构建完整认知体系；凸显学科素养培育，深化学习收获 。 板书设计 铁及其化合物的相互转化：铁锅炒菜能补铁吗 一、铁锅炒菜中铁元素的转化 1. 铁与白醋反应：Fe+2CH3COOH =(CH3COO)2Fe+ H2↑ ​2. Fe2+的氧化：4Fe2+ + O2+ 4H+ = 4Fe3+ + 2H2O（加热时更易发生） 二、吸收与优化 吸收情况：Fe²⁺易被吸收，Fe³⁺吸收利用率低 优化方法：炒菜时加入富含维生素C的食材,如西红柿、菠菜 课堂练习 （1） 写出铁锅与白醋反应、Fe²+被氧化为Fe³+的化学方程式 （2） 某同学用铁锅炒西红柿（含维生素C ），分析对补铁的作用，说明理由 。 （3）设计实验验证“维生素C能将Fe3+还原为Fe2+，写出步骤与预期现象。 课后作业 1. 实践类：回家用铁锅炒一道菜（如炒菠菜，含维生素C ），观察并记录过程，结合所学分析补铁情况 。 2. 拓展类：查阅资料，了解其他“厨房化学”知识（如食醋除水垢 ），撰写小报告（300字左右 ），阐述化学原理与应用 。 学科网（北京）股份有限公司 $$