第三章 铁 金属材料 单元教学设计 -2026-2027学年高一上学期化学人教版必修第一册

该高中化学教学设计聚焦铁及其化合物性质与金属材料应用，通过展示实物图片创设情境，以“铁生锈原因”等问题驱动，借助价类二维图梳理铁元素价态转化与物质分类，构建知识网络。 以实验探究为特色，设计铁与水蒸气反应、氢氧化亚铁制备等实验培养科学探究与实践能力，结合铁肥变质等真实情境强化科学态度与责任，价类二维图模型认知帮助学生系统掌握转化规律，提升学习效率，为教师提供结构化教学方案。

单元教学设计 单元基本信息 学科 化学 年级 高一 设计者 学校 教材单元名称 铁 金属材料 单元课时数 6 一、单元主题分析 主题名称 探索铁及其化合物的性质与金属材料的应用 主题概述及课时规划 单元名称 课时主题 课时目标 设计意图 形成基于物质类别、元素化合价认识无机物的角度与思路 1、掌握铁及其氧化物的物理和化学性质 2、能设计铁与水蒸气的实验，并对产物进行检验 第1课时 铁和铁的氧化物 培养学生用对比方法，从分类的角度学习铁的氢氧化物性质，培养实验设计实验操作能力，探究氢氧化亚铁的制备 1、掌握铁的氢氧化物的性质 2、能利用 Fe(OH)2的性质，设计其制备方案 第2课时 铁的氢氧化物 铁及其化合物 第3课时 铁盐和亚铁盐 从物理性质（颜色）、加碱法、铁离子的特征反应来鉴别，形成物质检验和鉴别的思路 1、亚铁离子和铁离子的检验 2、能用氧化还原反应实现铁离子和亚铁离子的相互转化 说明妥善保存亚铁盐的方法 1、能画出铁的价类二维图，并清晰其中的转化关系 2、能分析并说明铁及其化合物的应用对社会发展的价值 第4课时 铁的价类二维图综合运用 整体构建铁的知识网络，形成价类二维系统观，并能综合运用 1、结合生活中对常见合金的优良性能的认识，了解合金的概念， 2、以铁合金、铝合金为例，能从元素组成上对合金进行分类 第1课时 金属材料 合金 1、通过实验探究铝的性质，氧化铝的性质，知道两性氧化物的概念，进一步强化性质决定用途的化学观念。 2.运用物质的量及相关物理量根据化学方程式进行简单计算。 认识两性氧化物，丰富对金属多样性的认识，感受定量研究对化学科学的重要作用 强化性能决定用途的概念，感受化学科学对创造更多新材料满足人类生活需要和促进科技发展的重要作用 第2课时 铝和铝合金 物质的量在化学计算中的应用 金属材料 二、单元目标设计 单元学习目标 （一）宏观辨识与微观探析 宏观辨识：学生能够通过观察、实验等手段，辨识铁及其化合物（如铁单质、铁的氧化物、铁的氢氧化物、铁盐及亚铁盐）的颜色、状态等宏观特征，并理解这些物质在自然界和日常生活中的存在形式及应用。 微观探析：学生能够从原子、分子水平理解铁及其化合物的组成、结构和性质，掌握铁元素不同化合价态（如+2价和+3价）对物质性质的影响，以及铁元素在化学反应中的电子转移情况。 （二）变化观念 变化观念：学生能够认识到铁及其化合物之间可以通过化学反应实现相互转化，理解这些转化过程中的物质变化和能量变化，掌握氧化还原反应的基本概念和原理。 （三）证据推理与模型认知 证据推理：学生能够基于实验事实和数据，运用化学知识和科学方法，对铁及其化合物的性质进行推理和解释，能够提出假设并通过实验进行验证。 模型认知：学生能够理解并建构物质性质与结构、物质变化与能量转化之间的模型关系，如通过价态变化模型理解铁及其化合物的氧化还原反应，通过微粒作用模型理解物质的溶解性、导电性等性质。 （四）科学探究与创新意识 科学探究：学生能够设计并实施简单的化学实验，观察并记录实验现象，收集并分析实验数据，得出结论并进行交流讨论。通过实验探究，学生能够体验科学探究的基本过程和方法，提高科学探究能力。 创新意识：学生能够针对化学问题提出新颖的解决方案，尝试改进实验方法或设计新的实验方案，培养创新意识和实践能力。 （五）科学态度与社会责任 科学态度：学生能够形成严谨求实的科学态度，尊重实验事实和数据，不迷信权威和书本知识，敢于质疑和提出自己的观点。 社会责任：学生能够认识到化学在社会发展中的重要作用，理解化学知识与技术对环境保护、资源利用等方面的影响。通过学习和实践，学生能够形成节约资源、保护环境的意识，关注与化学相关的社会热点问题，积极参与有关化学问题的社会决策。 探索铁及其化合物的性质与金属材料的应用 三、单元学习活动/任务设计 活动/任务1 情境创设与问题导入（1课时） 情境创设：通过展示铁及其化合物的实物或图片，介绍铁在自然界和日常生活中的应用，激发学生的学习兴趣和探究欲望。 问题导入：提出与铁及其化合物性质相关的问题，如“铁为什么能生锈？”“不同价态的铁化合物之间如何转化？”等，引导学生思考并展开讨论。 活动/任务2 铁及其化合物的性质探究（2课时） 实验探究：设计并实施一系列与铁及其化合物性质相关的实验，如铁与酸的反应、铁与盐溶液的反应、铁的氧化物的性质实验等，让学生观察并记录实验现象，收集并分析实验数据。 性质归纳：引导学生根据实验现象和数据归纳铁及其化合物的性质，理解铁元素不同化合价态对物质性质的影响。 氧化还原反应：通过铁及其化合物的转化关系引入氧化还原反应的概念和原理，让学生理解氧化还原反应中的电子转移和化合价变化。 以铁肥中铁元素的检验为线索进行的教学设计，探究铁肥的变质，如何让变质的铁肥肥效恢复，总结亚铁离子和铁离子检验，铁三角的转化。 活动/任务3 合金的性能与用途探讨（1课时） 合金介绍：介绍合金的概念、分类及性能特点，通过实例让学生理解合金与纯金属在性能上的差异。 性能探讨：通过讨论和实验探究合金的性能与成分金属之间的关系，如硬度、熔点、耐腐蚀性等性能的变化规律。 用途分析：分析合金在日常生活和工业生产中的应用实例，让学生理解合金性能对用途的影响。 活动/任务4 铝和铝合金，物质的量在化学方程式计算中的应用（1课时） 1、通过实验探究铝的性质，知道铝既能与强酸溶液反应又能与强碱溶液反应。学生能够观察并记录实验现象，收集并分析实验数据，得出结论并进行交流讨论。 2、通过实验探究氧化铝的性质，知道两性氧化物的概念。 3、通过铝合金材料的学习，强化结构决定性质、性质决定用途的化学观念。 4、能基于物质的量认识化学变化，运用物质的量及相关物理量根据化学方程式进行简单计算。 四、单元评价设计 需要评价的活动 铁及其化合物的性质探究 活动/任务1 宏观辨识与微观探析 评价目标1：通过观察铁及其化合物的宏观现象，学生能否准确辨识其物理和化学性质？（如颜色、状态、磁性、与酸碱的反应等） 评价目标2：学生能否从原子结构和电子排布的角度解释铁及其化合物的性质差异？（如铁的氧化态变化、化合物稳定性等） 变化观念 评价目标3：学生能否理解铁及其化合物在化学反应中的转化关系，并准确描述这些转化过程？（如铁的氧化和还原反应、化合物之间的转化等） 证据推理与模型认知 评价目标5：学生能否基于实验观察和数据分析，推理出铁及其化合物的性质，并给出合理的解释？（如通过颜色变化判断反应进程、通过沉淀生成判断反应产物等） 评价目标6：学生能否建立铁及其化合物性质与用途之间的关联模型，并运用模型解释和预测相关现象？（如铁的氧化物作为颜料、铁盐作为净水剂等） 科学探究与创新意识 评价目标7：学生能否独立完成铁及其化合物的性质实验，掌握基本的实验操作技能，并准确记录实验现象和数据？（如铁与酸的反应、铁离子的检验等） 评价目标8：学生能否针对铁及其化合物的性质提出假设，设计并实施实验方案进行验证，得出合理的结论？（如探究铁离子与不同还原剂的反应、比较不同条件下铁氧化物的生成速率等） 科学态度与社会责任 评价目标9：学生能否在实验过程中树立严谨求实的科学态度，尊重实验数据和事实，不伪造或篡改实验数据？（如如实记录实验现象、对异常数据进行合理分析等） 评价目标10：学生能否认识铁及其化合物在工业生产、环境保护等方面的重要作用，形成节约资源和保护环境的意识，并提出合理的建议或措施？（如讨论铁合金的应用、分析铁污染对环境的影响等） 五、单元作业设计 第三章 铁 金属材料 1、 选择题：本题共15小题。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1． 我国古代文化群星璀璨。下列文物不是由金属材料制作而成的是 A．黄河镇河铁牛 B．紫檀木围棋盒 C．后母戊青铜鼎 D．三星堆金面具 2．下列物质的性质与用途均正确且具有对应关系的是 A．可以与酸反应，可以用作红色颜料 B．具有氧化性，其溶液可以腐蚀覆铜板 C．Fe粉可以被磁铁吸引，可以用作抗氧化剂 D．热稳定性好，可以用于灭火 3．关于铁及其化合物的叙述不正确的是 A．铁的三种常见氧化物都不溶于水，也不与水反应 B．红热的铁与水蒸气反应生成氢氧化铁和氢气 C．可以通过观察颜色区分FeCl3溶液与FeCl2溶液 D．生铁是铁的一种合金 4.下列铁的化合物通过化合反应、置换反应、复分解反应均能得到的是(    ) A. B. C. D. 5．下列说法正确的是 A．取铁粉与水蒸气反应后的固体粉末，若能被磁铁吸引，则证明固体粉末为 B．过量铁粉在氯气中燃烧生成 C．我国已实施在酱油中加入铁强化剂，以减少缺铁性贫血问题的发生 D．我国古代最早使用的合金是钢 6．已知如下三个实验均能发生化学反应： ① ② ③ 将铁钉放入硫酸铜溶液中 向硫酸亚铁溶液中滴入几滴氯水 将铜丝放入氯化铁溶液中 下列判断正确的是 A．实验①中铁作还原剂 B．实验②中既显氧化性又显还原性 C．实验③中发生的是置换反应 D．上述实验证明氧化性: 7．验证与能够相互转化。 按下列顺序实验 对应现象 向溶液加入过量铁粉 滴加溶液 再滴加几滴氯水 溶液由黄色变成浅绿色 溶液无明显变化 溶液变红 下列分析不合理的是(    ) A. 解释现象的反应： B. 实验与可以调换顺序 C. 溶液变红涉及到反应： D. 比较氧化性： 8．利用铁元素价类二维图可以从不同角度研究含铁物质的性质及其转化关系(其中为高铁酸根，铁元素为价)，下列说法正确的是 A．用铁丝在氧气中燃烧可实现上述转化① B．欲证明某溶液中含而无的最佳方案为：先滴加氯水，再滴加溶液 C．转化⑦的现象是绿色沉淀转变为红褐色 D．转化⑤中可用于自来水消毒杀菌，的消毒效率是等物质的量的的1.5倍 9．某固体混合物可能含有、、、和中的几种。为确定其组成，某同学进行了如下实验： 已知：向溶液中滴加溶液，未出现血红色。下列推断正确的是(    ) A. 固体混合物中一定含和 B. 固体混合物中若含，则一定还含 C. 气体一定是纯净物 D. 溶液中一定含种金属阳离子 10．按图所示方法来收集产生的气体，需将钠包好，再放入水中。取相同质量的钠按下列两种情况： ①用铝箔包住钠、②用铜箔包住钠。则收集产生的气体在相同条件下体积的关系是      A．二者收集气体一样多 B．①收集气体体积较大 C．②收集气体体积较大 D．无法确定 11．下列物质的除杂方法(括号中的物质为杂质)错误的是 选项 物质 除杂方法 A Cl2(HCl) 通过饱和食盐水 B FeCl2溶液(FeCl3) 加入过量铜粉，过滤 C NaHCO3溶液(Na2CO3) 通入适量CO2 D Fe2O3(Al2O3) 加入过量NaOH溶液，过滤 12．电子工业中常用FeCl3溶液刻蚀覆铜板制作印刷电路板，产生的废液X可循环使用，实验室模拟该流程如图所示。下列说法不正确的是 A．FeCl3溶液刻蚀Cu制作电路板，主要发生的反应为：2FeCl3+ Cu =2FeCl2 + CuCl2 B．向溶液A、溶液B混合液中通入Cl2，主要发生的反应为：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- C．①和②是相同的操作，需用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒 D．溶液A和溶液B的溶质完全相同 13．将镁、锌、铁合金投入 100g稀硫酸中，金属恰好溶解，且生成气体的质量为 ag 。当加入300g未知质量分数的氢氧化钠溶液，此时金属离子恰好全部沉淀，干燥后测得质量为 bg。下列说法正确的是 已知：①不考虑空气对反应的影响；②假设所得沉淀完全洗涤干净；③不考虑操作过程中质量的损失。 A．在整个反应过程中，稀硫酸只体现还原性 B．从反应开始至结束的过程中，所得生成物仅有6种 C．所得bg沉淀的物质中，含有OH-的总质量分数为 D．向反应结束后的溶液中，加入适量的 BaCl2溶液，一定无沉淀产生 14．在由Fe、FeO和组成的混合物中加入100mL2mol/L的盐酸，恰好使混合物完全溶解，并放出448mL气体(标准状况)，此时溶液中无离子，则下列判断正确的是 A．混合物中三种物质反应时消耗盐酸的物质的量之比为1∶1∶3 B．反应后所得溶液中的与的物质的量浓度之比为1∶3 C．混合物中，FeO的物质的量无法确定，但Fe比的物质的量多 D．混合物中，的物质的量无法确定，但Fe比FeO的物质的量多 15．钢铁制品经常要进行烤蓝处理，即在铁制品的表面生成一层致密的。某化学兴趣小组为了研究烤蓝铁片，进行了以下实验操作： Ⅰ.把一定量烤蓝铁片加工成均匀粉末； Ⅱ.取一定量的粉末，放入的盐酸中，二者恰好完全反应，生成(标况)，再向溶液中滴入KSCN溶液，无现象。 已知：①不考虑空气对反应的影响；②杂质不参与反应。 下列说法错误的是 A．由实验可知，反应后所得的溶液中一定无 B．样品中氧元素的物质的量为 C．样品中铁元素的含量约为70% D．若将生成的恰好全部与灼热的氧化铜反应，最多可得到铜单质 2、 非选择题：本题共4小题 16．如图所示是铁及其化合物的“价类”二维图。    (1)X、Y分别代表 、 ；Z在空气中转化为W的化学方程式为 。 (2)某小组研究性质，预测能与 发生氧化还原反应(填序号)。 ①NaOH溶液  ②氯水  ③稀盐酸  ④酸性溶液  ⑤溶液  ⑥碳酸钠 (3)铁盐溶液可用于金属刻蚀。如用溶液刻蚀铜制电路板，被 (填“还原”或“氧化”)为，该反应的离子方程式为 。 (4)为检验食品中的铁元素，可将菠菜剪碎、研磨、溶解、 ，然后取少许滤液于试管中进行实验。 (5)高铁酸钠是一种能杀菌、脱色、除臭的新型高效水处理剂。工业上可用NaClO氧化的方法制备，其原理为，用单线桥法表示该反应的电子转移方向和数目。 。 17．铁及其化合物在日常生产生活中有着广泛应用。 I．在常温下，Fe与水并不起反应，但在高温下，Fe与水蒸气可发生反应。现设计如下装置完成高温下“Fe与水蒸气反应”的实验，并检验其产物(已知：Fe3O4中Fe的化合价为+2价、+3价)。    (1)装置B中发生反应的化学方程式为 。 (2)装置C中导管“短进长出”的原因 。 (3)取反应后得到的黑色粉末放入一试管中，加入稀硫酸将固体溶解，再滴加几滴KSCN溶液，振荡，溶液没有出现红色，原因是 (用离子方程式表示)。 Ⅱ.某学生设计了如图装置制备白色Fe(OH)2固体。    (4)配置NaOH溶液和稀硫酸时，需将所用蒸馏水加热煮沸后，冷却至室温再用于配置，加热煮沸的目的是 。 (5)开始实验时，先打开止水夹，待装置中空气已排尽，再关闭止水夹。 ①关闭止水夹前，请设计实验证明装置中空气已排尽： 。 ②装置Ⅱ中发生反应的主要化学方程式为 。 ③若未排净装置中的空气，则装置Ⅱ中观察到的实验现象为 。 18.已知：单质为目前人类使用最广泛的金属，氧化物为具有磁性的黑色晶体，根据下列转化关系填空。 试判断：的化学式为____________，的名称为______________。 实验室检验溶液中的阳离子时，可加入氢氧化钠溶液，若先产生__________色沉淀，该沉淀在空气中迅速变为灰绿色，最终变为________色，则含该离子。 实验室检验溶液中的阳离子时，通常可滴加________，若溶液变为______色，则含该离子。 若是一种黄绿色气体单质，该气体是_______________，在过程中，此气体做________剂。 写出固体与过量盐酸反应的离子方程式_______________________。 19．某研究小组以工厂废渣Fe3O4、Al2O3为原料制取Fe2O3工艺流程如下图。回答下列问题： (1)“碱浸”时发生反应的化学方程式为 。 (2)“操作a”中用到的玻璃仪器有烧杯、 、 。 (3)“氧化”的目的是 。 (4)“氧化”时反应的离子方程式为 。若用H2O2代替O2，其离子方程式为 。 (5)“操作c”发生反应的化学方程式为 。 4 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $