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1、
2022年魯科版高中化學(xué)必修1第2章 第3節(jié) 第3課時(shí)鐵及其氧化物的氧教學(xué)設(shè)計(jì)1
【教學(xué)目標(biāo)】
1.知識(shí)與技能
??(1) 從學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)和將要經(jīng)歷的社會(huì)生活實(shí)際出發(fā), 通過(guò)+3價(jià)和+2價(jià)的鐵的重要化合物實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng),了解Fe3+的檢驗(yàn)方法,認(rèn)識(shí)這些化合物。培養(yǎng)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)操作技能、觀察和描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能力;以及由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析得出結(jié)論的能力。
??(2)?從氧化還原的角度,認(rèn)識(shí)不同價(jià)態(tài)的鐵的化合物的性質(zhì);掌握選用不同的氧化劑與還原劑實(shí)現(xiàn)鐵與鐵的化合物的相互轉(zhuǎn)化。
2.過(guò)程與方法
(1) 通過(guò)鐵的化合物的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng),使學(xué)生初步建立研究物質(zhì)性質(zhì)基本思路和基本方法。
(2) 學(xué)
2、會(huì)根據(jù)元素的化合價(jià),建立研究元素化合物的氧化性和還原性的思路方法和程序。
(3) 通過(guò)鐵及其化合物性質(zhì)的學(xué)習(xí),讓學(xué)生建構(gòu)起分類(lèi)觀和轉(zhuǎn)化觀等化學(xué)基本方法。
3.情感、態(tài)度、價(jià)值觀
(1) 通過(guò)對(duì)鐵的化合物性質(zhì)的學(xué)習(xí),讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究成功的喜悅;培養(yǎng)他們的探究意識(shí)和善于與他人合作的精神。
(2) 通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí),了解鐵的化合物知識(shí)在人類(lèi)生活和生產(chǎn)中的重要作用,明確化學(xué)來(lái)源于生活并服務(wù)于生活的思想。
【教學(xué)過(guò)程】
一、【思考與討論】
1、在鐵及其化合物中,哪些具有氧化性?哪些具有還原性?哪些既有氧化性,又有還原性?
2、鐵與人體健康有哪些重要關(guān)系?
二、探究鐵及其化合物的氧
3、化性和還原性
【閱讀】學(xué)生閱讀課本內(nèi)容51頁(yè)資料在線:鐵及化合物。
【講解】
1.鐵元素在地殼中的含量?jī)H次于氧、硅、鋁。它在自然界中的存在既有游離態(tài)又有化合態(tài)。鐵的化合物很多,在自然界中主要以礦石的形式存在,如黃鐵礦(FeS2)、赤鐵礦(Fe2O3)、磁鐵礦(Fe3O4)。鐵的氧化物有FeO、Fe2O3、Fe3O4。鐵鹽有Fe2+和Fe3+的鹽(填離子符號(hào))。鐵的氫氧化物有氫氧化亞鐵和氫氧化鐵。
2.用硫酸亞鐵與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成白色沉淀,生成的氫氧化亞鐵在空氣中迅速變?yōu)榛揖G色,最后變?yōu)榧t褐色。
【學(xué)生練習(xí)】下表為氫氧化亞鐵和氫氧化鐵的比較,試填寫(xiě)有關(guān)內(nèi)容。
氫氧化亞鐵
氫
4、氧化鐵
化學(xué)式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
色、態(tài)、溶解性
穩(wěn)定性:
不穩(wěn)定,在空氣中易被氧化
受熱易分解
與酸(HCl)反應(yīng)的離子方程式
Fe(OH)2+2H+= Fe2++2H2O
Fe(OH)3+3H+= Fe2++3H2O
【點(diǎn)評(píng)】書(shū)寫(xiě)離子方程式難溶物必須寫(xiě)成化學(xué)式的形式。
【板書(shū)】鐵及其化合物的氧化性和還原性
【活動(dòng)探究】鐵及其化合物的氧化性和還原性。
【歸納】含鐵物質(zhì)的三種價(jià)態(tài)是0、+1、+2,這些物質(zhì)在一定條件下可通過(guò)氧化還原反應(yīng)相互轉(zhuǎn)化。從價(jià)態(tài)看,單質(zhì)Fe只體現(xiàn)還原性,F(xiàn)e3+只體現(xiàn)氧化性,F(xiàn)e2+既體現(xiàn)氧化性,又體現(xiàn)還原性。
(1)F
5、e→Fe(II)或(III) (Fe做還原劑)
① Fe與Cl2、O2等反應(yīng):(由學(xué)生寫(xiě)出化學(xué)方程式)
②與稀鹽酸、稀硫酸等反應(yīng):(由學(xué)生寫(xiě)出離子方程式)
③與某些鹽溶液(CuSO4)反應(yīng):(由學(xué)生寫(xiě)出離子方程式)
(2)Fe←Fe(II)→Fe(III)
①FeCl2溶液與Zn反應(yīng):Zn+ Fe 2+ =Zn2+ +Fe,F(xiàn)eCl2做氧化劑;
②FeCl2溶液與Cl2反應(yīng):2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-,F(xiàn)eCl2做還原劑;
(3)Fe(III)→Fe(II)(FeCl3做還原劑)
Fe
Fe2+
Fe3+
①FeCl3溶液與Fe反應(yīng):,2Fe3++Fe=3
6、Fe2+
②FeCl3溶液與Cu反應(yīng):2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,
Fe2+溶液淺綠色,F(xiàn)e3+溶液黃色,Cu2+溶液藍(lán)色
【總結(jié)】鐵三角關(guān)系:
由在上述轉(zhuǎn)化關(guān)系中,填入適當(dāng)?shù)难趸瘎┖瓦€原劑完成三者之間的轉(zhuǎn)化。
【思考】如何鑒別Fe2+ 和Fe3+?
【邊講解邊板書(shū)】
可以用KSCN溶液來(lái)檢驗(yàn)Fe3+的存在:反應(yīng)的離子方程式為Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3,證明Fe3+存在的現(xiàn)象是溶液變紅色。
【閱讀】學(xué)生閱讀:身邊的化學(xué)——鐵元素與人體健康
【本節(jié)內(nèi)容小結(jié)】
物質(zhì)
物質(zhì)所含元素在化學(xué)反應(yīng)
中是否存在化合價(jià)的變化
氧化還原反應(yīng)
本質(zhì)
電
7、子轉(zhuǎn)移
反應(yīng)物承擔(dān)的角色
氧化劑、還原劑應(yīng)
中學(xué)階段常見(jiàn)的
氧化劑、還原劑
具有的性質(zhì)
氧化性、還原性應(yīng)
案例
以鐵及其化合物為例,應(yīng)用氧化還原反應(yīng)的知識(shí),研究物質(zhì)的氧化性和還原性
常見(jiàn)的含有鐵元素的物質(zhì)及其具有的主要性質(zhì)
三、
1.Fe2+、Fe3+、Fe之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系
2.Fe2+和Fe3+檢驗(yàn)方法
(1)Fe3+檢驗(yàn)方法:取少許待測(cè)溶液,滴加KSCN溶液,溶液顯紅色。
(2)Fe2+檢驗(yàn)方法:取少許待測(cè)溶液,滴加KSCN溶液,無(wú)明顯現(xiàn)象,再加氯水或H2O2,溶液呈紅色。
(3)含F(xiàn)e3+和Fe2+混
8、合溶液中Fe2+檢驗(yàn)法:取少許待測(cè)溶液,滴加酸性KMnO4溶液,溶液紫色退去。
四、鐵與人體健康
鐵營(yíng)養(yǎng)是人體必需的營(yíng)養(yǎng)素,由于需要量以毫克(mg)計(jì),故稱(chēng)為微量礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)素。根據(jù)世界衛(wèi)生組織的統(tǒng)計(jì),缺鐵[1]是目前世界上最普遍的營(yíng)養(yǎng)缺乏問(wèn)題,不僅盛行于發(fā)展中國(guó)家,也仍是發(fā)達(dá)國(guó)家的公共衛(wèi)生問(wèn)題。
缺鐵性貧血
缺鐵性貧血(Iron deficiency anemia)是最為人熟知的鐵缺乏癥,由于血紅素濃度降低,而且紅血球細(xì)胞體積變小且形狀不規(guī)則,又稱(chēng)為低色素小球性貧血(hypochromic, microcytic anemia)。癥狀包括:面色蒼白、胃口不佳、頭暈、疲倦、畏寒等。貧
9、血發(fā)生時(shí),表示缺鐵已經(jīng)有一段時(shí)間了,必須由醫(yī)生開(kāi)立高劑量之鐵補(bǔ)充劑予以治療。缺鐵風(fēng)險(xiǎn)高的族群主要是生育年齡婦女、孕婦、嬰幼兒、青春期少年。預(yù)防貧血應(yīng)該攝取含鐵豐富的食物。貧血的標(biāo)準(zhǔn)通常采用世界衛(wèi)生組織的建議:
世界衛(wèi)生組織(WHO)建議之貧血標(biāo)準(zhǔn)
年齡性別
血紅素濃度(g/100 ml))
兒童0.5歲到6歲
11
兒童6-14歲
12
成年男性
13
成年女性
12
五、學(xué)習(xí)鐵及其化合物性質(zhì)的方法
1.抓價(jià)態(tài):從鐵元素三種價(jià)態(tài)的相互轉(zhuǎn)化(鐵三角關(guān)系)去認(rèn)識(shí)鐵及其化合物間的氧化還原反應(yīng)規(guī)律。
(1)Fe2+和Fe3+的性質(zhì):a.Fe2+既有氧化性,又有還原性,主要
10、表現(xiàn)還原性;Fe3+具有較強(qiáng)的氧化性。b.Fe2+和Fe3+都是典型的弱堿陽(yáng)離子,與OH-離子在溶液中可以發(fā)生反應(yīng)。
(2)亞鐵鹽的存放方法:加入少量鐵屑以防止Fe2+被氧化。
2.想屬類(lèi):如鐵是一種比較活潑的過(guò)渡金屬,氧化亞鐵、氧化鐵為堿性氧化物,氫氧化亞鐵、氫氧化鐵為不溶性弱堿,氯化鐵為強(qiáng)酸弱堿鹽,由此去分析理解它們各自所具有的性質(zhì)。
3.作比較:列表比較鐵的氧化物、鐵的氫氧化物和Fe2+與Fe3+的鑒別方法。
六、檢測(cè)題
1. 在含有Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Fe(NO3)3、AgNO3各0.01mol的混和溶液中,加入0.015mol的鐵粉,經(jīng)充分?jǐn)嚢韬?,產(chǎn)生的
11、變化是( )
A.鐵溶解,沒(méi)有任何金屬生成 B.鐵溶解,析出銀,且溶液中不含有Fe3+
C.析出0.01 mol Ag和0.01 mol Cu D.析出0.01 mol Ag和0.005 molCu
2. 將適量鐵粉放入三氯化鐵溶液中,完全反應(yīng)后,溶液中的Fe3+和Fe2+濃度相等。則已反應(yīng)的Fe3+和未反應(yīng)的Fe3+的物質(zhì)的量之比是( )
A.2∶3 B.3∶2 C.1∶2 D.1∶1
3. 除去FeCl2溶液中少量的FeCl3,最好的辦法是( )
A.加入氫氧
12、化鈉溶液 B.通入氯氣
C.加入銅粉 D.加入鐵粉
4. 在一些高檔茶葉、點(diǎn)心等食品的包裝盒中有一個(gè)小袋,將小袋打開(kāi),可以看到灰黑色粉末,其中有些已變成棕褐色。將上述粉末溶于稀鹽酸,取上層清液,滴入幾滴氯水,再滴加KSCN溶液,馬上出現(xiàn)血紅色。以下結(jié)論不正確的是( )
A.該灰黑色粉末用作抗氧化劑
B.該灰黑色粉末不可食用
C.小袋中原來(lái)裝有鐵粉
D.小袋中原來(lái)裝有氧化鐵
5. 有一種工業(yè)廢水,已知其中含有大量硫酸亞鐵,少量Ag+和Na+。今設(shè)計(jì)一種既經(jīng)濟(jì)又合理的方法,回收銀和硫酸亞鐵。設(shè)計(jì)方案如下圖所示
(1)藥品①是 ;(2)沉淀是
13、 ;
(3)藥品②是 ;(4)母液中存在的陽(yáng)離子 。
6. 現(xiàn)有濃度均為1.0mol·L-1的FeCl3、FeCl2、CuCl2混合溶液各100mL,加入一定量的鐵粉,按下列情況填空。
(1)反應(yīng)完畢后,鐵粉有剩余:
①反應(yīng)完畢后,溶液中一定含有 陽(yáng)離子,為 mol;
②固體干燥后,與反應(yīng)前加入鐵粉的質(zhì)量相比 (填“多”或“少”) g。
(2)反應(yīng)完畢后,有銅生成,鐵粉無(wú)剩余。則反應(yīng)完畢后溶液一定含有 陽(yáng)離子,該陽(yáng)離子在溶液中的
14、物質(zhì)的量的范圍是 。
檢測(cè)題參考答案
1. 【解析】在上述混合溶液中加入的鐵粉,依次發(fā)生如下反應(yīng):2Ag++ Fe=Fe2+,2Fe3++Fe=3Fe2+,F(xiàn)e+Cu2+=Fe2++Cu。首先0.01 mol Ag全部析出,消耗0.005 molFe;然后,0.01mol Fe3+全部反應(yīng)生成Fe2+,又消耗0.005 molFe;最后,剩余的0.005 mol Fe完全反應(yīng),置換出0.005 molCu。
【答案】D
2. 【解析】Fe3+有較強(qiáng)的氧化性,與Fe反應(yīng)如下:2Fe3++Fe=3Fe2+,由題意知反應(yīng)后,c(Fe3+)=c
15、(Fe2+),而要生成3molFe2+需消耗2 mol Fe3+,顯然n(反應(yīng)Fe3+)∶n(未反應(yīng)Fe3+)=2∶3
【答案】A
3. 【解析】要實(shí)現(xiàn)“Fe3+→Fe2+”的轉(zhuǎn)化,需要加入還原劑,且不引入新的雜質(zhì)離子,最好的辦法是加入足量鐵粉充分反應(yīng)后過(guò)濾,發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為2FeCl3+Fe===3FeCl2。
【答案】D
4. 【解析】從溶液遇KSCN出現(xiàn)血紅色看,黑色粉末應(yīng)該含鐵元素。氧化鐵為紅棕色粉末,D錯(cuò)誤;該灰黑色粉末為還原鐵粉,起到吸收包裝盒中的氧氣,防止高檔茶葉點(diǎn)心等食品變質(zhì)的作用,故A、B、C正確。
【答案】D
5. 【解析】工業(yè)廢水中加入Fe,可以將Ag置換
16、出來(lái);為了保證Ag全部被置換出來(lái),加入的Fe應(yīng)該是過(guò)量的,因此沉淀中除了Ag之外,還應(yīng)該有過(guò)量的Fe;沉淀中加入過(guò)量的稀H2SO4,可以把Fe溶解,經(jīng)過(guò)濾后得到Ag,兩次濾液合并,蒸發(fā)濃縮后,析出硫酸亞鐵晶體,母液中仍然存在Na+(原來(lái)廢水中就有的)、Fe2+(Fe2+沒(méi)有全部析出)、H+(沉淀中加入過(guò)量的稀H2SO4,反應(yīng)后剩余部分H+)。
【答案】(1)Fe (2)Fe和Ag (3)稀H2SO4 (4)Na+ H+ Fe2+
6.【解析】在上述混合溶液中加入定量的鐵粉,依次發(fā)生如下反應(yīng):2Fe3++Fe=3Fe2+,F(xiàn)e+Cu2+=Fe2++Cu。(1)如果反應(yīng)完畢后,鐵粉有
17、剩余,F(xiàn)e3+、Cu2+全部反應(yīng)生成Fe2+,不難算出0.10 mol Fe3+可生成0.15 mol Fe2+,0.10 mol Cu2+可生成0.10 mol Fe2+,共0.35mol;在“2Fe3++Fe=3Fe2+”中Fe減少了2.8 g,在 “Fe+Cu2+=Fe2++Cu”中固體增加了0.08 g,因此,固體干燥后,與反應(yīng)前加入鐵粉的質(zhì)量相比少了2.0 g。(2)如果反應(yīng)完畢后,有銅生成,鐵粉無(wú)剩余,反應(yīng)“2Fe3++Fe=3Fe2+”進(jìn)行完全,“Fe+Cu2+=Fe2++Cu”部分反應(yīng)或完全反應(yīng),由此可確定反應(yīng)完畢后溶液一定含有Fe2+,F(xiàn)e2+物質(zhì)的量應(yīng)大于0.25mol,小于或等于0.35mol。
【答案】(1)① Fe2+;0.35mol ② 少;2.0 g (2)Fe2+;0.25mol<n(Fe2+)≤0.35mol