高二化学铁和铁合金.doc

资 源 信 息 表
标题：
铁和铁合金
关键词：
铁的化学性质、铁合金的性质、二价铁与三价铁的相互转化、Fe3+检验的方法
描述：
本节课试图通过铁的学习，使学生能思考化合物（主要是Fe2+与Fe3+）之间转化的条件，并能设计实验进行一些金属化合物的性质检验和性质探究活动，进一步认识到理论基础和思考方式在元素化合物性质探究中的重要性。
学科：
化学高二年级第一学期（试用本）>上科版>第八章>
第一节>第二课时
作者：
陈 寅
单位：
上海市继光高级中学
地址：
上海市高阳路690号
Email：
chenyin74@

8.1 应用广泛的金属材料——钢铁（共2课时）
第2课时 铁和铁合金
[设计思想]
本节课试图通过铁的学习，使学生能思考化合物（主要是Fe2+与Fe3+）之间转化的条件，并能设计实验进行一些金属化合物的性质检验和性质探究活动，进一步认识到理论基础和思考方式在元素化合物性质探究中的重要性。
铁的化学性质是本课的重点，但不是难点，教师可使学生通过回忆、书写化学方程式等环节达到目的。二价铁与三价铁的相互转化是难点，教师试图通过实验探究来化解。
本节课在设计时十分注意经常要求学生对知识进行整理和归纳，及时回顾学习内容，尽量教会学生如何建构知识网络，学会在化学学习中的演绎和归纳的方法。如学习金属元素及其化合物的一般顺序、归纳化学反应中铁的化合价变化规律、Fe2+与Fe3+之间的转化规律等。
一．教学目标
1．知识与技能
⑴ 铁的物理性质（A）
⑵ 铁的化学性质（B）
⑶ 铁合金及其用途（A）
⑷ Fe3+检验原理（B）
2．过程与方法
⑴ 通过对铁及其化合物的性质的研究，感受到金属元素学习和研究的一般方法。
⑵ 通过对速力菲中Fe2+的鉴定，认识铁离子检验的方法。
3．情感态度与价值观
通过铁及其化合物性质和用途的学习，体验到本学习主题对人类社会的重要影响。
二．教学重点和难点
1．教学重点
铁的化学性质。
2．教学难点
二价铁与三价铁的相互转化。
三．教学用品
实验用品（氯化铁溶液、硫氰化钾溶液、H2O2溶液、市售补铁药剂速力菲、稀盐酸、铁粉、长胶头滴管1支、药匙、试管若干等），多媒体
四．教学流程
1．流程图
课题引入
学生活动1
铁的冶炼史
学生活动2
铁的化学性质
提出问题
分析铁的原子结构
归纳小结1
铁的物理性质

学生活动3
合金及铁合金
实验1
Fe3+的检验

归纳小结2
Fe2+与Fe3+间的转化
课的结语
布置作业

实验2 Fe3+的还原
设计实验
检验速力菲中含Fe3+
实验3 Fe2+的氧化

2、流程说明
学生活动1：学生介绍铁的冶炼史，着重反映我国古代在炼铁、炼钢方面的先进技术。
归纳小结1：学生归纳铁的物理性质。
提出问题：铁的原子结构有哪些特点？
学生活动2：学生写出铁跟氧气、硫粉、氯气、盐酸和硫酸铜等反应的化学方程式。并归纳上述反应中铁的化合价变化规律。
学生活动3：由学生介绍合金与众不同的结构和性质，以及铁合金（生铁、普通钢、特种钢等）的性质。
实验1：在试管里滴入少量氯化铁溶液，再滴入几滴硫氰化钾溶液。观察发生的现象。
实验2：在试管里注入氯化铁溶液，滴入几滴硫氰化钾溶液。再加入稍过量铁粉，振荡片刻，观察发生的现象。
实验3：在上述实验试管中吸取上层清液，注入另一个试管，滴入H2O2溶液，振荡后观察发生的现象。
归纳小结2：分析并总结Fe2+与Fe3+间的转化关系。
设计实验：如何设计实验证明市售补铁药剂速力菲中含Fe2+。

五．教学案例
1、教学过程
教学内容
教师活动
学生活动
设计意图
铁的冶炼史
[课题引入]目前已发现的金属近90种，铁是其中最常见的金属，不论是钢针、螺丝刀或洗衣机，还是汽车、火车等，它们的制造都离不开铁。铁和碳的合金总称钢铁，它是世界上产量最大的金属材料，约占金属材料产量的90%。所以至今铁还是应用最广泛、产量最高的金属。

[板书] 8.1 应用广泛的金属材料—钢铁

[过渡]古代人们是如何运用炼铁、炼钢方法利用铁的？下面请同学介绍铁的冶炼史。
学生介绍铁的冶炼史，着重反映我国古代在炼铁、炼钢方面的先进技术。
让学生参与到学习过程中来，任务在课前布置。
[讲解]铁是一种金属元素，学习金属元素及其化合物的一般顺序是：单质→氧化物→氢氧化物→盐。

再次强调元素化学（金属）的学习方法。
铁的物理性质
[板书]一、铁的物理性质

[展示]出示装有铁粉的试剂瓶。观察铁粉的颜色、状态。
回答：黑色固体。

[分析]纯净的铁是光亮的银白色金属，通常情况下因被空气中的O2氧化生成氧化物而呈黑色。
学生归纳：纯净的铁是光亮的银白色金属。铁除具有延展性、导热、导电等金属通性外，还能被磁体吸引。在磁场作用下，铁能被磁化而产生磁性。熔沸点较高，密度较大。

铁的化学性质
[板书]二、铁的化学性质

[提问]铁的原子结构有哪些特点？
学生阅读教材后回答：铁原子共有4个电子层，反应中容易失去最外层的2个电子或最外层的2个电子和次外层的1个电子。
强化结构决定性质的观念。
[提问]铁位于第四周期第Ⅷ 族，这一区域还有哪些元素呢？
学生对照元素周期表，指出这里还有代表财富的“金”和“银”；最硬的金属“铬”；最难熔的金属“钨”；“太空金属”“钛”；象水一样的“汞”；以及电器工业的主角“铜”。
学生若回答不出，教师可以提示。
[讲解]这些元素的单质、合金及重要化合物在国民经济建设中具有广泛的用途。从而引出过渡元素的概念。

[过渡]我们已学过铁能跟氧气、硫粉、氯气等非金属单质反应，铁也能与盐酸和硫酸铜等盐溶液反应。请写出这些反应的化学方程式。
学生写出反应的化学方程式。
铁跟氧气、硫、氯气、盐酸、硫酸铜等物质的反应，学生应较熟悉，教学时可快些。
[板书]1、跟氧气等非金属单质反应
3Fe+2O2Fe3O4
Fe+SFeS
2Fe+3Cl22FeCl3
2、跟酸反应
Fe+2HCl→FeCl2+H2↑
3、跟盐溶液反应
Fe+CuSO4→FeSO4+Cu

[提问]归纳上述反应中铁的化合价变化规律？
回答：铁遇强氧化剂可被氧化成＋3价的铁，铁遇弱氧化剂被氧化为+2价的铁。
此处的归纳较重要。
[讲解]铁在冷的浓硝酸或浓硫酸中，表面形成一层致密的氧化膜，发生钝化现象。

[提问]铁能置换酸中的氢，能否置换水中的氢？
回答：不可以，常温下铁和水不反应。

[讲解]红热的铁能跟水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气。

[板书]4、跟水蒸气反应
3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2↑

铁合金的性质
[讲解]在工农业生产和日常生活中，大部分金属制品都不是由纯金属制成的，而是用合金制造的，生铁和钢都是铁碳合金。下面请同学来介绍合金和铁合金的性质。
学生介绍合金与众不同的结构和性质，以及铁合金（生铁、普通钢、特种钢等）的性质。
这部分学习内容较为简单，学生完全可以自主解决。
[板书]三、铁合金的性质

[布置课后思考题]查阅资料，填写汽车配件的材料。
汽车配件
金属或合金
电线

汽车外壳

灯箱

排气管

在课后学生通过查阅资料完成。
Fe3+的检验
[板书]四、Fe3+的检验

[实验]在试管里滴入少量氯化铁溶液，再滴入几滴硫氰化钾溶液。观察发生的现象。
回答：溶液出现血红色。

[分析]无色的SCN－跟Fe3+反应，生成红色的[Fe(SCN)]2+离子。我们常用这个反应来检验Fe3+。

[板书]

Fe2+与Fe3+之间的转化
[板书]五、Fe2+与Fe3+的转化

对于这部分学习内容，教师可通过几个简单的实验，使学生自主归纳得出Fe2+与Fe3+之间的转化关系。
[实验]在试管里注入氯化铁溶液，滴入几滴硫氰化钾溶液。再加入稍过量铁粉，振荡片刻，观察发生的现象。
回答：血红色褪成无色。
[提问]产生上述现象的原因？试写出离子方程式。
分析：由以上实验中的颜色变化可知，Fe3+ 已被铁粉还原成Fe2+。
[板书] 2Fe3+ +Fe→3Fe2+

[实验]在上述实验试管中吸取上层清液，注入另一个试管，滴入H2O2溶液，振荡后观察发生的现象。
回答：又出现血红色。
[提问]产生上述现象的原因？
分析：从实验现象说明 Fe2+被强氧化剂H2O2氧化成Fe3+。
[分析]能否分析并总结上述转化关系？
分析：铁盐遇较强的还原剂时被还原成亚铁盐；亚铁盐在较强的氧化剂作用下会氧化成铁盐。总之，上述事实说明Fe2+ 和Fe3+在一定条件下能相互转变。

[讨论]⑴为什么保存亚铁盐溶液时，常加入几颗铁钉或铁粉？⑵怎样检验一瓶硫酸亚铁溶液是否变质？
回答：⑴防止亚铁盐被氧化。⑵用硫氰化钾溶液检验。
速力菲中含Fe2+的检验
[资料介绍]缺铁性贫血在我国高达15%—20%，我国患缺铁性贫血和铁营养不良症者达2亿人，其中妇女、儿童为高发人群。

Fe2+与Fe3+之间的转化是本课的难点，试图通过生活化的情景，激发学生学习兴趣，让学生在有意义的情景中展开学习，同时化解难点。
[提问]如何检验市售补铁药剂速力菲（主要成分琥珀酸亚铁，含Fe2+为34%—36%的无水碱式盐，薄膜层起保护作用）中含Fe2+？
学生设计方案：①用小刀去薄膜层，将药碾碎；②加水溶解、过滤，取滤液；③加酸，用H2O2、KSCN溶液检验。
[讨论]评价学生设计的方案。
讨论：方案增加了药品与空气接触的机会，Fe2+易被氧化。
改进方案：由碱式盐想到
速力菲溶解
呈浅红色
加塞振荡后出现血红色。（实验成功）
课的小结
[小结]归纳本课的主要内容。

[布置思考题]根据速力菲使用说明书，本品若与VC同服，可增加本品的吸收，为什么？

对上述情景的深化和拓展。

2．主要板书
§8.1 应用广泛的金属材料——钢铁
一、铁的物理性质 4、跟水蒸气反应
二、铁的化学性质 3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2↑
1、跟氧气等非金属单质反应 三、铁合金的性质
3Fe+2O2Fe3O4 四、Fe3+的检验
Fe+SFeS
2Fe+3Cl22FeCl3 五、Fe2+与Fe3+的转化
2、跟酸反应 2Fe3+ +Fe→3Fe2+
Fe+2HCl→FeCl2+H2↑
3、跟盐溶液反应
Fe+CuSO4→FeSO4+Cu

3、相关链接
铁在自然界的存在及其生理作用
铁是自然界里分布最广的金属元素之一，仅次于铝，在地壳中的含量约占5%。铁的化学性质比较活泼，除了陨铁和地球内部即地心主要由熔融的铁组成外，铁通常在地壳中以化合态存在。我国江西省等地区的土壤呈红色，就是因为土壤中含有红色氧化铁的缘故。
铁是生物体必需元素之一。例如，动物体内血红蛋白就是铁的配合物，它具有固定氧和输送氧的功能，人体因铁的缺乏会引起贫血症，内服硫酸亚铁等可以达到增长血红素的目的。

Fe3+跟SCN－的反应
Fe3+可以跟1到6个SCN－生成都呈红色的离子或化合物，中学阶段学到的有[Fe(SCN)]2+ 离子以及Fe(SCN)3化合物。由金属离子跟一些阴离子或中性分子相结合而形成的一类复杂离子，叫做络离子，含有络离子的化合物叫做络合物。例如 [Fe(SCN)]2+ 是络离子，Na3AlF6 （冰晶石）是络合物。
本节课设计时参考的资料
王祖浩．上海市中学化学课程标准解读．上海：上海教育出版社，2006
孙夕礼．创建智慧型的化学课堂．化学教学，2007，（4）：1-4
六．教学反思
“铁”这一学习主题的内容特点是与生活、生产实际联系较多，教师在教学时应该不断地在理论和实际的相互交融中进行，如铁的冶炼史、汽车配件的材料（合金及铁合金的性质）、如何证明速力菲中是否含Fe2+（如何检验Fe3+）等等。这样不但有利于学生对学习内容的理解，而且能够体现知识的应用性，同时避免学习的枯燥。
元素知识是化学实验内容的主要来源，在本主题的教学设计中，教师重视培养学生的实验能力，尽量避免“黑板实验”、“纸上实验”。教学设计中试图以培养学生综合探究能力为出发点，精心设计了一些探究活动，来提高学生学习兴趣、学习能力，树立创新的意识。
由于受到课时的限制，本节课设计的教学过程可能略显紧张，教师可根据本校实际，进行适当的调整。