鐵和鐵的化合物

1、使學(xué)生掌握鐵的性質(zhì)。（學(xué)會(huì)）

2、通過學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力及觀察分析問題的能力（會(huì)學(xué)），同時(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行環(huán)境保護(hù)教育。（德育滲透）

3、培養(yǎng)學(xué)生由表象分析事物的本質(zhì)、變化，綜合已學(xué)知識(shí)，解決問題的能力。（會(huì)學(xué)）

4、通過新舊知識(shí)聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)遷移、擴(kuò)展能力（會(huì)學(xué)），進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的興趣和求知欲。（樂學(xué)）

5、通過介紹我國(guó)悠久的煉鐵史，對(duì)學(xué)生進(jìn)行愛國(guó)主義教育。（德育滲透）

教學(xué)重、難點(diǎn)：

Fe的還原性、Fe與稀HNO₃、水蒸氣的反應(yīng)。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：

1、增加“鐵絲與稀硝酸反應(yīng)”的學(xué)生實(shí)驗(yàn)。（創(chuàng)新能力）

2、增加“鐵絲與水蒸氣反應(yīng)”的實(shí)驗(yàn)。

教學(xué)用具：

試管、膠頭滴管、酒精燈等儀器；鐵絲、鐵粉、稀硝酸、蒸餾水等藥品；多媒體教學(xué)設(shè)備、Flash4.0電腦軟件支持。

教學(xué)模式：實(shí)驗(yàn)探究法。

教學(xué)過程：

一、設(shè)疑激趣。

【引言】人類使用鐵已有好幾千年的歷史了，目前已發(fā)現(xiàn)的金屬雖然已有90種，但其中應(yīng)用最廣泛、用量最多的仍然是鐵。小到鐵釘，大到橋梁、鐵道、艦船、車輛和各種機(jī)械等，都需要大量的鋼鐵來(lái)制造。就連動(dòng)植物體內(nèi)也含有鐵，人體內(nèi)缺鐵會(huì)導(dǎo)致缺鐵性貧血，鋼鐵的生產(chǎn)和使用是人類進(jìn)步和社會(huì)進(jìn)步的重要標(biāo)志。那么，是哪個(gè)國(guó)家、哪個(gè)民族首先使用鐵呢？

【電腦展示】我國(guó)的勞動(dòng)人民在春秋時(shí)期就會(huì)冶鐵，比歐洲早近2000年，并且我國(guó)鐵礦石的儲(chǔ)量居世界第一，從1996年開始我國(guó)年鋼產(chǎn)量連續(xù)超1億噸，居世界首位。我們?yōu)槲覈?guó)悠久的煉鐵史和發(fā)達(dá)的鋼鐵工業(yè)而感到自豪和驕傲！這節(jié)課我們一起來(lái)研究鐵和鐵的化合物。

二、實(shí)驗(yàn)探究。

【板書】第三章  鐵

第一節(jié)  鐵和鐵的化合物（一）

一、鐵的物理性質(zhì)：

【學(xué)法指導(dǎo)】指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材、觀看實(shí)物、聯(lián)系生活實(shí)際（如鐵鍋導(dǎo)熱），回憶總結(jié)出鐵的物理性質(zhì)。（指明討論一種物質(zhì)物理性質(zhì)的方法）

【引入】鐵的原子結(jié)構(gòu)有哪些特點(diǎn)？

【電腦展示、講解】對(duì)照元素周期表，指出鐵位于第四 周期第Ⅷ 族，這一區(qū)域還有哪些元素呢？這里還有代表財(cái)富的“金”和“銀” ；最硬的金屬“鉻” ；最難熔的金屬“鎢” ；“太空金屬”“鈦” ；象水一樣的“汞” ；以及電器工業(yè)的主角“銅”。它們的單質(zhì)、合金及重要化合物在祖國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中具有廣泛的用途，可見在元素周期表的中間區(qū)域，是含“金”納“銀”、藏“銅”臥“鐵”之“寶地”。（引出過渡元素的概念）

象上述的金、銀、銅、鐵等從ⅢB到ⅡB共10個(gè)縱行（包括鑭系和錒系）共68種元素，叫做過渡元素。（注：新元素周期表已列出了112號(hào)元素）。

【板書】二、鐵的原子結(jié)構(gòu)示意圖：

 

【引導(dǎo)分析】從原子結(jié)構(gòu)示意圖上看，F(xiàn)e的次外層電子未達(dá)到飽和，和主族元素不同，不僅最外層上2個(gè)電子是價(jià)電子，而且次外層也有價(jià)電子，當(dāng)鐵與弱氧化劑反應(yīng)時(shí)，只能失去最外層上2個(gè)電子形成Fe²⁺，當(dāng)跟強(qiáng)氧化劑反應(yīng)時(shí)，還能進(jìn)一步失去次外層上的一個(gè)電子而形成Fe³⁺。

【板書】Fe－2e^-＝Fe^2＋   ； Fe－3e^-＝Fe^3＋

【講解】所以，鐵在其化合物中通常呈＋2價(jià)或＋3價(jià)，在實(shí)際反應(yīng)中是否遵循這一規(guī)律呢？

【板書】三、鐵的化學(xué)性質(zhì)：

1、與非金屬單質(zhì)的反應(yīng)：

鐵是比較活潑的金屬，在金屬活動(dòng)順序表里，它列在氫的前面。

【電腦展示】Fe＋S ===(△) FeS ；2Fe＋3Cl₂ ===(△) 2FeCl₃

 3Fe ＋ 2O₂ ====(點(diǎn)燃) Fe₃O₄

【閱讀】在高溫下，鐵還能與碳、硅、磷等化合，例如鐵跟碳化合而生成一種灰色的十分脆硬而有難熔的碳化鐵。

【板書】2、與化合物的反應(yīng)：

Fe＋CuSO₄＝FeSO₄ ＋Cu ；

Fe＋2HCl＝FeCl₂ ＋H₂↑ ；Fe＋H₂SO₄＝FeSO₄ ＋H₂↑

【啟發(fā)】鐵與稀鹽酸、稀硫酸反應(yīng)均生成＋2價(jià)鐵，那么，鐵和稀硝酸的反應(yīng)呢？

【探索實(shí)驗(yàn)】把稀HNO­₃溶液吸入裝有細(xì)鐵絲的長(zhǎng)膠頭滴管里，并迅速放入試管內(nèi)并塞緊，觀察每一過程的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并做好記錄。

【觀察后分析】

（1）液面為什么會(huì)下降？

（2）為什么到液面全部下降后有紅棕色氣體產(chǎn)生？

（3）為什么溶液變成棕黃色？

（4）為什么一定要把塞子塞緊？

（5）我們知道，稀HNO­₃具有較強(qiáng)的氧化性，而鐵具有還原性，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。

【板書】（1）與稀HNO­₃的反應(yīng)：

稀HNO­₃過量時(shí)：

Fe ＋4HNO­₃ (稀) ＝Fe(NO₃)₃ ＋NO↑＋2H₂O

【設(shè)疑】鐵與稀硝酸反應(yīng)在任何情況下都生成的是Fe³⁺嗎？鐵粉過量會(huì)出現(xiàn)什么情況？

【分析】Fe³⁺具有氧化性，F(xiàn)e具有還原性，還有中間價(jià)態(tài)Fe²⁺，所以要發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

【板書】鐵粉過量時(shí)，2 Fe(NO₃)₃ ＋Fe = 3 Fe(NO₃)₂

總結(jié)：3Fe ＋8HNO­₃ (稀) ＝3Fe(NO₃)₃ ＋2NO↑＋4H₂O

【設(shè)疑】在常溫下，鐵與稀硝酸能發(fā)生反應(yīng)，濃硝酸的氧化性比稀硝酸強(qiáng)，也能和鐵反應(yīng)嗎？

【講解】常溫下，鐵遇冷的濃硝酸和濃硫酸發(fā)生鈍化，但在加熱的情況下仍能發(fā)生反應(yīng)。

【小結(jié)】由實(shí)驗(yàn)可知，鐵遇強(qiáng)氧化劑可失去電子被氧化成＋3價(jià)的鐵，說明鐵有還原性。因反應(yīng)生成NO、NO₂污染物，所以應(yīng)設(shè)計(jì)該實(shí)驗(yàn)放在密閉容器里進(jìn)行。

三、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新。

【板書】（2）與水蒸氣的反應(yīng)：

【演示實(shí)驗(yàn)】增加鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。裝置如圖所示，收集氣體，做爆鳴實(shí)驗(yàn)。學(xué)生通過觀察、分析、總結(jié)得出結(jié)論――有H₂生成。

【板書】3Fe＋4H₂O(氣) ＝(高溫) Fe₃O₄＋4H₂

【課外思考】該反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置能否作更一步的改進(jìn)？

【講解】在常溫下，鐵和水不反應(yīng)。但在水和空氣里的氧氣、二氧化碳的共同作用下，鐵很容易生銹而被腐蝕。這一部分內(nèi)容我們將在以后的章節(jié)中學(xué)習(xí)。

四、練習(xí)反饋。

【投影練習(xí)】

1、鐵片投入下列溶液后，金屬片質(zhì)量減少，但無(wú)氣體放出的是：

A、冷、濃HNO₃            B、Cu(NO₃)₂ 溶液

C、稀HNO₃                D、Fe(NO₃)₃溶液

2、下列各物質(zhì)中，不能由組成它的兩種元素的單質(zhì)直接化合而得到的是：

A、FeS    B、Fe₃O₄      C、FeCl₃     D、FeCl₂

3、根據(jù)下列反應(yīng)：（1）Fe+CuCl₂ = Cu + FeCl₂ ；

（2）2FeCl₃ ＋ Cu = 2FeCl₂ + CuCl₂ 判斷Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、氧化性的順序是：

A、Fe³⁺> Fe²⁺ > Cu²⁺        B、Fe²⁺> Cu²⁺> Fe³⁺  

C、Cu²⁺> Fe²⁺ > Fe³⁺        D、Fe³⁺> Cu²⁺> Fe²⁺  

五、討論深化。

【討論、小結(jié)】引導(dǎo)學(xué)生通過討論總結(jié)出鐵具有較強(qiáng)還原性，過渡元素常有變價(jià)。

弱氧化劑〔I₂、H^＋、Cu²⁺等〕

強(qiáng)氧化劑〔Cl₂、Br₂、HNO₃等〕

Fe

Fe（Ⅱ）

Fe(Ⅲ)

O₂、H₂O

【板書】小結(jié)：〔1〕鐵具有較強(qiáng)還原性。

 

〔2〕

 

 

 

〔3〕過渡元素次外層上有價(jià)電子，常有變價(jià)。

【作業(yè)】：P₄₇、1、4  

注：1、本教案參考了方向東老師發(fā)表在《化學(xué)教學(xué)》2000年第8期“《鐵和鐵的化合物》教案設(shè)計(jì)”一文。在此致謝。

2、本人用此教案和相應(yīng)課件作課在“河南油田第六屆優(yōu)質(zhì)課大賽中”奪得一等獎(jiǎng)。（2000.11）

3、根據(jù)學(xué)生的情況，關(guān)于“Fe與Fe³⁺的反應(yīng)”的內(nèi)容作課時(shí)可以不講。

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