铁及其化合物教学设计

江西省吉安一中 胡金华  343000

一、教学目标：

1、知识与技能：

（1）从氧化还原的角度，掌握二价铁与三价铁的氧化性和还原性，了解Fe2+、Fe3+的检验方法，培养学生基本实验操作技能、观察和描述实验现象能力；以及由实验现象分析得出结论的能力

（2）理解贫血症与Fe2+的关系及其防治方法；

（3）通过对灰绿色沉淀成因的分析，使学生认识＋2价铁的化合物易被氧化的性质。

（4）通过设计实验研究Fe2+与Fe3+的性质，握铁与铁的化合物的相互转化关系建立研究物质性质的科学程序和方法。

2、过程与方法： 

创设情境：趣味实验导入铁的氢氧化物制取——Fe(OH)2 到Fe(OH)3的转变——以Fe3+ 和 Fe2+代表二价铁与三价铁研究它们的氧化性和还原性——探究补铁剂中铁元素的化合价：Fe2+——Fe2+的性质和防止贫血症的方法 。

3、情感、态度、价值观：

（1）通过探究贫血症与Fe2+的关系及其防治方法，认识到化学知识在生活中的重要作用，培养学生热爱科学、勤于探索的精神；

（2）引导学生关注贫血症，关注生活，养成良好的生活习惯。

（3）创设和谐积极的学习氛围，通过师生、生生之间的多边互动，培养学生乐群，互助合作的人生态度以及马克思唯物主义世界观。

 二、教学重点、难点：

知识重点：二价铁与三价铁的氧化性和还原性；

方法重点：根据氧化还原反应原理，推测物质的氧化性和还原性；研究物质性质的一般程序和方法；

教学难点：Fe2+与Fe3+的氧化性和还原性的推断，学生实验设计的引导。

三、教学过程：

【实验引入新课】很高兴能够有机会为大家上这节课。大家按照投影上的实验装置和实验要求完成下列分组实验并回答问题：

【投影】探究一：

下图中A、B均为带支管试管，先在A中加入足量铁粉，再从漏斗中加入一定量的稀硫酸溶液和少量CuSO4溶液。

（1）若装入药品后b、d立即同时关闭，打开a，产生的现象为      ，此装置的原理类似于      的工作原理。

（2）若加入药品后马上关闭a、b，打开c、d，A管内的物质充分反应。B管中可观察的现象为              。B管中发生反 应的方程式为                  。

（3）加热红褐色沉淀，可观察到的现象        

【学生】

（1）A管中有气泡冒出，溶液由淡蓝色逐渐变为浅绿色，且其中的液体被压入漏斗中。启普发生器。

（2）A管内液体压入B管中；使B管内液面升高，同时生成白色沉淀，该白色沉淀变成灰绿色，最后变成红褐色。

（3）红褐色沉淀变成红棕色粉末

【讨论】①硫酸亚铁中加入氢氧化钠为何生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色？

②加热红褐色分解生成红棕色粉末，说明什么？

【统一结论】①来源于FeSO4溶液及NaOH溶液及空气。

②Fe(OH)3不稳定分解

【思考】如何确保Fe(OH)2不被氧气氧化，观察到持续时间长的白色沉淀。

【各抒己见】对每一种方案，老师均表扬。

【板书】一、铁的氢氧化物制取与性质

1.FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4   FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3↓+3NaCl

2.转化：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4 Fe(OH)3

3.不稳定分解：2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O 

【过渡】刚才我们看到生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。我现在要问的是灰绿色成分什么呢？

【学生】因为白色是Fe(OH)2 ，红褐色是Fe(OH)3所以灰绿色为Fe(OH)2 与Fe(OH)3的一种复杂混合物。

【教师】分析有道理，任何的分析都要经过实验的探究。那我们要检验它的成分就应该使它转化成相应的盐溶液再利用其离子的性质来检验。带着这些问题来研究一下二价铁和三价铁的性质，然后再来探究其中的奥妙！

【科学探究】铁盐和亚铁盐的一些性质

探究二、检验Fe2+和Fe3+试剂选择的研究  

在两只试管中分别加入5mlFeCl3和5mlFeCl2，然后各滴入几滴KSCN溶液，记录现象。

【学生】……

【教师】大家可以看到，Fe2+遇KSCN不显红色，而Fe3+遇到KSCN显现出很浓的血红色。因此实验是常用KSCN溶液来检验Fe3+的存在。

【教师】出现血红色，证明有Fe3+生成；如果这个反应不能够进行，没有Fe3+生成，加入KSCN后会不会有红色出现？

【学生】不会。

【板书】二、三价铁的氧化性

1.Fe3+的检验

Fe3++3SCN－=Fe(SCN)3(红色)   可用以上方法检验Fe3+的存在

【教师】大家看一下实验台，我们以FeCl2代表二价铁化合物，FeCl3代表三价铁化合物来进行研究。今天主要研究的是它们的氧化性和还原性。在科学研究中，总会遵循一定的程序和方法，比如我们今天要研究的是Fe2+和Fe3+的氧化性和还原性，第一步应该先要干嘛？接下来呢？第三步呢……

【板书】2.二价铁和三价铁的氧化性和还原性研究。

【教师】先来看一下Fe3+，大家认为它具有的是氧化性还是还原性？

【学生】（氧化性……）（还原性……）

【教师】为什么？该怎么地预测才合理呢？我们知道，氧化性还原性必须通过氧化还原反应才能体现出来，而发生氧化还原反应的元素，其价态必发生该变；那么大家推测一下，Fe3+在反应时化合价是升高还是降低？

【学生】降低。

【教师】那么化合价降低发生的是什么反应？

【学生】还原反应。

【教师】根据氧化还原反应原理，发生还原反应的是什么剂？

【学生】氧化剂。

【教师】是氧化剂，那氧化剂具有什么性？

【学生】氧化性。

【教师】氧化性！对的。那反过来，Fe2+也有可能转变成Fe3+，化合价升高，应该具有什么性？

【学生】还原性。

【教师】还原性！同时Fe2+也可以转变成0价的铁单质，化合价降低，应该具有什么性？

【学生】还原性。

【教师】氧化性。这样，根据氧化还原反应的原理，我们预测出Fe2+可能具有氧化性和还原性，Fe3+具有氧化性。按照科学研究的程序，接下来就要根据我们的预测结果，设计出合理有效的实验方案。我们要设计三组实验，第一组研究Fe2+的还原性，第二组研究Fe2+的氧化性，第三组研究Fe3+的氧化性。

【教师】提示一下，刚才我们预测的时候已经说过，若要证明Fe2+在反应中表现出还原性，则它在反应中应充当什么剂？

【学生】还原剂。

【教师】那应该加入什么剂和它进行反应？

【学生】氧化剂。

【教师】很好，那下面大家就按照这个思路去进行实验设计，能证明我们预测的实验可能有很多种，但受条件，大家要按照我们实验室所提供的试剂进行设计。这就是今天大家在实验室里所能使用的试剂。

【投影】实验试剂：还原性铁粉、FeCl2溶液、FeCl3溶液 、氯水（Cl2）(具有氧化性）、锌条、KSCN溶液【教师】下面给每组同学都发一张纸，大家按照纸面上的提示进行设计，并把你们的设计方案记录下来。好了，现在开始动手，分组合作，抓紧时间，看哪个小组设计的又快又好！

【学生活动教师巡视】设计实验。

【教师】好了，时间到，大家都停手，保持安静。大家都设计出了自己的实验方案，接下来就相互交流一下。首先请第一组的同学，展示一下你们的实验方案。

【第一小组学生代表】……

【第二小组学生代表】……

【第三小组学生代表】……

【讨论完善】好了，大家的方案都设计好并完善了，接下来就请大家按照你们的方案进行实验。这三个实验都很简单，大家都一起动手，一起来进行这三个实验！

【投影】这是老师自己的设计方案：

（1）在装有FeSO4溶液的试管中加入用砂纸磨光表面的Zn条，加热至沸腾，注意观察Zn条表面的变化与现象。  (Fe2++Zn =Fe+Zn2+)

（2）在约1mL FeSO4溶液中滴入几滴氯水（具有氧化性），再滴入几滴KSCN溶液，观察实验现象。 (2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-)

（3）在FeCl3溶液中滴入几滴KSCN溶液，再加入过量铁粉，充分振荡，观察实验现象。  (2Fe3++Fe=3Fe2+)

【学生活动】进行实验并填写表格

【板书】探究三、二价铁和三价铁的氧化性和还原性研究

②怎样检验Fe2+的存在？

【讲解并板书】

【过渡】补血口服液血尔的一则家喻户晓的广告：“脸色红润我喜欢”，在表现了当代女性的自信和对健康崇尚的同时，也在女性当中掀起了一股补血热。我们就设计实验，探究一下补铁剂中的铁的化合价。和刚才一样，探究的第一步，也是要先提出预测，那你们认为补铁剂中的铁是二价的还是三价的呢？

【学生】二价、三价。

【教师】可能是二价也可能是三价，我们无法确证，需要进行实验来证实，那么下面就请你们设计一下可行的实验方案。

【学生活动】设计实验。

【教师】如果溶液中存在的是三价Fe3+该怎么来检验？

【学生】KSCN溶液。

【教师】对，可以往补铁剂中滴入KSCN溶液，若出现红色，就说明存在的是三价Fe3+；若无反应，说明说明不存在三价Fe3+？如果补铁剂中存在的是二价Fe2+离子呢？又该怎么检验？

【学生】……

【教师】对，可以先加入KSCN溶液，再往其中加入氯水，若有Fe2+存在，则会被氧化成Fe3+，和KSCN反应使溶液呈现红色；如果不存在亚铁离子，则没有现象发生。那么接下来，大家就按照这个实验方案进行探究实验。

【学生活动】进行实验。

【教师】好了，大家实验都做完了，都停手，保持安静。请一位同学起来总结一下你们的实验现象和结论。

【学生】……

【教师】很好通过实验，大家可以证明，补铁剂中存在的铁是Fe2+。我们人体需要的铁正是这个Fe2+。Fe2+是人体血红蛋白的重要构建材料，缺少了亚铁离子，人体将无法合成血红蛋白；血液中缺少血红蛋白，其携氧能力就降低，无法将足够的氧气输送到身体的各个组织和部位，从而就引起了我们所说的缺铁性贫血。

我们前面的实验已经证实，Fe2+具有还原性，能够被氧化。实际上，Fe2+很不稳定，很容易被空气中的O2或别的氧化剂给氧化成Fe3+，而Fe2+是不能用来合成血红蛋白的。所以防治贫血症的关键在于想办法把这些Fe3+再还原回Fe2+。跟据我们前面实验学到的知识，应该加入什么性质的物质才能实现这个转变？

【投影】维生素C和铁的亲蜜接触让人们远离贫血症。

【学生】加入还原剂。

【教师】加入还原剂可以实现。我们日常所食用的水果和蔬菜中就含有一种非常好的还原剂，大家知道是什么吗？

【学生】维生素C。

【教师】对的，是维生素C，能够将Fe3+还原成我们人体急需的Fe2+离子。所以防治贫血症的方法，除了要多摄入含铁量丰富的食物之外，还要多吃水果和蔬菜，维生素C和铁的亲蜜结合才能让人们远离贫血症。

【科学探究四】铁盐的净水作用

【学生】将含有泥沙得混浊水分装在三只试管中，向其中两只试管加入少量明矾、硫酸铁溶液，静止观察。

【讲解并板书】硫酸铁溶液具有净水作用。

【投影】小结与知识拓展：铁三角

【教师】我们所见到的铁的这三种价态，Fe3+具有氧化性，Fe具有氧化性，Fe2+既具有氧化性又具有还原性，通过加入适当的氧化剂还原剂可以实现它们之间的彼此相互转化，这个关系图，我们称之为铁三角。关于铁三角的更多知识，我们下节课再具体学习。现在我们先来做几道习题，来巩固一下今天所学的知识。

【投影】课堂习题：

1.为什么试验室在配制FeCl2或FeSO4溶液时，通常还要往溶液中加入铁钉或铁粉？

2.除去FeCl2溶液中的少量FeCl3，可加入             ；除去FeCl3溶液中的少量FeCl2，可加入               ；除去FeCl2溶液中的少量CuCl2，可加入                  。

3.用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀：

方法一：用不含Fe3+的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。

（1）除去蒸馏水中溶解的O2常采用             的方法。

（2）生成白色Fe(OH)2沉淀的操作可采用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是                              。

方法二：在如图装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。

（1）在试管Ⅰ里加入的试剂是                。（2）在试管Ⅱ里加入的试剂是                。

（3）为了制得白色Fe(OH)2沉淀，在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是                。

（4）这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是                         

                                               。

解答：方法一：（1）  煮沸   （2）避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2

方法二：（1）稀H2SO4铁屑   （2）NaOH溶液    

（3）检验试管Ⅱ出口处排出的氢气的纯度。当排出的H2纯净时，再夹紧止水夹.    

（4）试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，且外界空气不容易进入