铁和铁的化合物

1、使学生掌握铁的性质。（学会）

2、通过学习和实验，培养学生动手能力及观察分析问题的能力（会学），同时对学生进行环境保护教育。（德育渗透）

3、培养学生由表象分析事物的本质、变化，综合已学知识，解决问题的能力。（会学）

4、通过新旧知识联系，培养学生知识迁移、扩展能力（会学），进一步激发学生的兴趣和求知欲。（乐学）

5、通过介绍我国悠久的炼铁史，对学生进行爱国主义教育。（德育渗透）

教学重、难点：

Fe的还原性、Fe与稀HNO₃、水蒸气的反应。

实验设计：

1、增加“铁丝与稀硝酸反应”的学生实验。（创新能力）

2、增加“铁丝与水蒸气反应”的实验。

教学用具：

试管、胶头滴管、酒精灯等仪器；铁丝、铁粉、稀硝酸、蒸馏水等药品；多媒体教学设备、Flash4.0电脑软件支持。

教学模式：实验探究法。

教学过程：

一、设疑激趣。

【引言】人类使用铁已有好几千年的历史了，目前已发现的金属虽然已有90种，但其中应用最广泛、用量最多的仍然是铁。小到铁钉，大到桥梁、铁道、舰船、车辆和各种机械等，都需要大量的钢铁来制造。就连动植物体内也含有铁，人体内缺铁会导致缺铁性贫血，钢铁的生产和使用是人类进步和社会进步的重要标志。那么，是哪个国家、哪个民族首先使用铁呢？

【电脑展示】我国的劳动人民在春秋时期就会冶铁，比欧洲早近2000年，并且我国铁矿石的储量居世界第一，从1996年开始我国年钢产量连续超1亿吨，居世界首位。我们为我国悠久的炼铁史和发达的钢铁工业而感到自豪和骄傲！这节课我们一起来研究铁和铁的化合物。

二、实验探究。

【板书】第三章  铁

第一节  铁和铁的化合物（一）

一、铁的物理性质：

【学法指导】指导学生阅读教材、观看实物、联系生活实际（如铁锅导热），回忆总结出铁的物理性质。（指明讨论一种物质物理性质的方法）

【引入】铁的原子结构有哪些特点？

【电脑展示、讲解】对照元素周期表，指出铁位于第四 周期第Ⅷ 族，这一区域还有哪些元素呢？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”。它们的单质、合金及重要化合物在祖国经济建设中具有广泛的用途，可见在元素周期表的中间区域，是含“金”纳“银”、藏“铜”卧“铁”之“宝地”。（引出过渡元素的概念）

象上述的金、银、铜、铁等从ⅢB到ⅡB共10个纵行（包括镧系和锕系）共68种元素，叫做过渡元素。（注：新元素周期表已列出了112号元素）。

【板书】二、铁的原子结构示意图：

 

【引导分析】从原子结构示意图上看，Fe的次外层电子未达到饱和，和主族元素不同，不仅最外层上2个电子是价电子，而且次外层也有价电子，当铁与弱氧化剂反应时，只能失去最外层上2个电子形成Fe²⁺，当跟强氧化剂反应时，还能进一步失去次外层上的一个电子而形成Fe³⁺。

【板书】Fe－2e^-＝Fe^2＋   ； Fe－3e^-＝Fe^3＋

【讲解】所以，铁在其化合物中通常呈＋2价或＋3价，在实际反应中是否遵循这一规律呢？

【板书】三、铁的化学性质：

1、与非金属单质的反应：

铁是比较活泼的金属，在金属活动顺序表里，它列在氢的前面。

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

 3Fe ＋ 2O₂ ====(点燃) Fe₃O₄

【阅读】在高温下，铁还能与碳、硅、磷等化合，例如铁跟碳化合而生成一种灰色的十分脆硬而有难熔的碳化铁。

【板书】2、与化合物的反应：

Fe＋CuSO₄＝FeSO₄ ＋Cu ；

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

【启发】铁与稀盐酸、稀硫酸反应均生成＋2价铁，那么，铁和稀硝酸的反应呢？

【探索实验】把稀HNO­₃溶液吸入装有细铁丝的长胶头滴管里，并迅速放入试管内并塞紧，观察每一过程的实验现象，并做好记录。

【观察后分析】

（1）液面为什么会下降？

（2）为什么到液面全部下降后有红棕色气体产生？

（3）为什么溶液变成棕黄色？

（4）为什么一定要把塞子塞紧？

（5）我们知道，稀HNO­₃具有较强的氧化性，而铁具有还原性，写出反应的化学方程式。

【板书】（1）与稀HNO­₃的反应：

稀HNO­₃过量时：

Fe ＋4HNO­₃ (稀) ＝Fe(NO₃)₃ ＋NO↑＋2H₂O

【设疑】铁与稀硝酸反应在任何情况下都生成的是Fe³⁺吗？铁粉过量会出现什么情况？

【分析】Fe³⁺具有氧化性，Fe具有还原性，还有中间价态Fe²⁺，所以要发生氧化还原反应。

【板书】铁粉过量时，2 Fe(NO₃)₃ ＋Fe = 3 Fe(NO₃)₂

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

【设疑】在常温下，铁与稀硝酸能发生反应，浓硝酸的氧化性比稀硝酸强，也能和铁反应吗？

【讲解】常温下，铁遇冷的浓硝酸和浓硫酸发生钝化，但在加热的情况下仍能发生反应。

【小结】由实验可知，铁遇强氧化剂可失去电子被氧化成＋3价的铁，说明铁有还原性。因反应生成NO、NO₂污染物，所以应设计该实验放在密闭容器里进行。

三、实验创新。

【板书】（2）与水蒸气的反应：

【演示实验】增加铁粉与水蒸气反应的实验。装置如图所示，收集气体，做爆鸣实验。学生通过观察、分析、总结得出结论――有H₂生成。

【板书】3Fe＋4H₂O(气) ＝(高温) Fe₃O₄＋4H₂

【课外思考】该反应的实验装置能否作更一步的改进？

【讲解】在常温下，铁和水不反应。但在水和空气里的氧气、二氧化碳的共同作用下，铁很容易生锈而被腐蚀。这一部分内容我们将在以后的章节中学习。

四、练习反馈。

【投影练习】

1、铁片投入下列溶液后，金属片质量减少，但无气体放出的是：

A、冷、浓HNO₃            B、Cu(NO₃)₂ 溶液

C、稀HNO₃                D、Fe(NO₃)₃溶液

2、下列各物质中，不能由组成它的两种元素的单质直接化合而得到的是：

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

3、根据下列反应：（1）Fe+CuCl₂ = Cu + FeCl₂ ；

（2）2FeCl₃ ＋ Cu = 2FeCl₂ + CuCl₂ 判断Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、氧化性的顺序是：

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

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

五、讨论深化。

【讨论、小结】引导学生通过讨论总结出铁具有较强还原性，过渡元素常有变价。

弱氧化剂〔I₂、H^＋、Cu²⁺等〕

强氧化剂〔Cl₂、Br₂、HNO₃等〕

Fe

Fe（Ⅱ）

Fe(Ⅲ)

O₂、H₂O

【板书】小结：〔1〕铁具有较强还原性。

 

〔2〕

 

 

 

〔3〕过渡元素次外层上有价电子，常有变价。

【作业】：P₄₇、1、4  

注：1、本教案参考了方向东老师发表在《化学教学》2000年第8期“《铁和铁的化合物》教案设计”一文。在此致谢。

2、本人用此教案和相应课件作课在“河南油田第六届优质课大赛中”夺得一等奖。（2000.11）

3、根据学生的情况，关于“Fe与Fe³⁺的反应”的内容作课时可以不讲。

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