1、必修1第2章 第3节 第3课时铁及其氧化物的教学设计2【教学目标】【知识与技能】：通过金属铁、氯化亚铁、氯化铁的氧化性和还原性的探究实验，使学生掌握金属铁、氯化亚铁、氯化铁之间的相互转化关系；了解Fe3+的检验方法；培养学生的操作技能、观察能力、和分析问题的能力。 【过程与方法】：通过金属铁、氯化亚铁、氯化铁的氧化性或还原性的探究实验，使学生学会预测物质的性质设计实验方案进行实验并进行观察分析实验现象，得出结论的科学探究方法。通过预测与假设、方案设计、实验记录、分析归纳。 【情感、态度和价值观】：使学生学会预测物质的性质，并通过实验探究得到证实，体验科学探究成功的喜悦；同时培养他们善于与他人合
2、作的良好心理品质。并通过“身边的化学”等内容，认识铁在促进人体健康中的作用，了解化学知识在丰富人类生活方面的重要作用。.【教学过程】一、探究铁及其化合物的氧化性和还原性1.铁元素的存在形态：游离态：陨铁化合态：铁元素主要以2价和3价的化合态存在。在地壳中的质量分数为4.65，处于第四位，仅次于氧、硅和铝。2.按不同标准给铁及其化合物分类（1）按单质、氧化物、酸、碱、盐给上述物质分类。单质：铁；氧化物：FeO、Fe2O3、Fe3O4；碱： Fe(OH)2、Fe(OH)3；盐：FeCl2、FeCl3、FeSO4、Fe2(SO4)3（2）按铁元素的化合价给上述物质分类。0价：Fe；+2价：FeO、F
3、eCl2、FeSO4、Fe(OH)2；+3价：Fe2O3、FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(OH)33.铁在氧化物FeO、Fe2O3、Fe3O4性质的比较FeOFe2O3Fe3O4俗名铁红磁性氧化铁色态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体水溶性难溶难溶难溶化合价232、3与CO、H2反应FeOCO FeCO2FeOH2FeH2OFe2O33CO2Fe3CO2Fe2O33H22Fe3H2OFe3O44CO3Fe4CO2Fe3O44H23Fe4H2O与稀硫酸反应FeOH2SO4FeSO4H2OFe2O33H2SO4Fe2(SO4)33H2OFe3O44H2SO4Fe2(SO4)3FeSO44H2O4铁的
4、氢氧化物4Fe(OH)2和4Fe(OH)3性质的比较（1）氢氧化亚铁：制备：FeCl22NaOHFe(OH)22NaCl物理性质：白色难溶的弱碱化学性质：与强酸反应还原性：易被氧化剂所氧化。如：4Fe(OH)2O22H2O4Fe(OH)3思考：实验室在制备Fe(OH)2时，为防止被氧化，可以采取哪些措施？提示：实验室制备氢氧化亚铁时，因氢氧化亚铁在空气中极易与氧气、水反应生成氢氧化铁，更要注意隔绝空气。其方法是：亚铁盐需新制（用足量铁与稀硫酸反应或还原氯化铁溶液）；将所用氢氧化钠溶液煮沸以赶尽溶于其中的空气（O2）；使用长滴管吸入氢氧化钠溶液后将滴管伸至氯化亚铁溶液的液面以下，慢慢挤压乳胶头使
5、氢氧化钠与氯化亚铁接触。（2）氢氧化铁：制备：FeCl33NaOHFe(OH)33NaCl物理性质：红褐色难溶固体化学性质：与强酸反应。Fe(OH)3 3H2SO4 Fe2(SO4)33H2O二、探究铁及其化合物的氧化性和还原性预测：铁元素显0价时，只有还原性；显+3价时，只有氧化性；显+2价时，既有氧化性，又有还原性。1.Fe的还原性：与H+、Cu2+、Fe3+、Cl2等反应Fe2H+ Fe2+H2、FeCu2+ Fe2+Cu、2Fe3+ Fe 3Fe2+、2Fe3Cl2 2FeCl32.Fe3+的氧化性：与Fe、Cu、Zn反应2Fe3+ Fe 3Fe2+、2Fe3+Cu 2Fe2+Cu2+
6、、3Zn2Fe3+ 3Zn2+2Fe3.Fe2+的氧化性： 与锌反应 ZnFe2+ Zn2+Fe4.Fe2+的还原性：与氯水等反应2Fe2+Cl2 2Fe3+2Cl5.铁及其化合物的相互转化示意图三、Fe2+与Fe3+的鉴别1.直接观察颜色：Fe2+的溶液呈浅绿色，Fe3+的溶液呈棕黄色。2.利用显色反应：Fe2+的溶液KSCN或NH4SCN溶液，溶液不呈红色；Fe3+的溶液+KSCN或NH4SCN溶液，溶液呈血红色。有关离子方程式：Fe3+SCNFe(SCN)2+3.利用铁化合物沉淀的颜色：Fe2+的溶液NaOH溶液，出现白色沉淀，迅速变为灰绿色，最后变为红褐色；Fe3+的溶液NaOH溶液，
7、出现红褐色沉淀。有关反应式：Fe2+2OHFe(OH)2、4Fe(OH)22H2OO24Fe(OH)3； Fe3+3OHFe(OH)34.利用Fe3+的氧化性：（1）Fe2+的溶液Cu片，无明显现象；Fe3+的溶液Cu片，铜被腐蚀，溶液变为蓝绿色。有关离子方程式：2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+（2）Fe2+的溶液淀粉KI试纸，试纸不变蓝；Fe3+的溶液淀粉KI试纸，试纸变蓝。有关离子方程式：2Fe3+2I2Fe2+I25.利用Fe2+的还原性：（1）Fe2+的溶液酸性KMnO4溶液，KMnO4溶液紫色褪去；Fe3+的溶液酸性KMnO4溶液，KMnO4溶液紫色不褪。（2）Fe2+的溶液氯水，溶
8、液变为棕黄色；Fe3+的溶液氯水，无明显现象。有关离子反应式：2Fe2+Cl22Fe3+2Cl（3）注意：以上方法以KSCN溶液鉴别最常用。四、小结:氧化还原反应概念之间的关系上述关系也可总结成：升(价升高)失(电子)氧(被氧化)还(还原剂，具有还原性)降(价降低)得(电子)还(被还原)氧(氧化剂，具有氧化性)五、Fe3 + 具有一定的氧化性 可被Fe、 I、S2- 、Cu等还原为Fe22Fe3 + + F = 3Fe2 + (在Fe3 + 溶液中,加入Fe,Fe溶解而无气体)2Fe3 + + Cu = 2Fe2 + + Cu2 + (用FeCl3溶液腐蚀铜,印刷电路)2Fe3 + + 2I
9、= Fe2 + + I2 (Fe3 + 能使KI淀粉试纸变蓝)六、Fe2 + 具有一定的还原性，可被H2SO4、HNO3、Cl2、O2等氧化为Fe3 +2Fe2 + + Cl2 = 2Fe3 + + 2Cl(Cl2、Br2可氧化Fe2 + )5Fe2 + + MnO4 + 8H + = 5Fe3 + + 5Mn2 + + 4H2O(Fe2 + 可使KMnO4溶液褪色)4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 (Fe(OH)2不稳定)2Fe2 + + H2O2 + 2H + = 2Fe3 + + 2H2O (双氧水可氧化Fe2 + )12FeSO4 + 3O2 = 2Fe2
10、O3 + 4Fe2(SO4)3 (久置的FeSO4被氧化) 弱氧化剂：H+、Cu2+、Fe3+等Fe Fe2 + 还原剂：Zn等 强氧化剂：如稀HNO3、Cl2、O2等Fe Fe3 + 还原剂 ： 如Zn等强氧化剂:Cl2,Br2,O2,HNO3,浓H2SO4,KMnO4,H2O2,Na2O2,NaClO等Fe2+ Fe3+七、检测题1. 将下列四种铁的化合物溶于稀盐酸，滴加KSCN溶液没有颜色变化，再加入氯水即呈红色的是（ ）AFeO BFe2O3 CFeCl3 DFe2(SO4)32.根据反应式2Fe32I2Fe2I2Br22Fe22Br2Fe3可判断离子还原性由强到弱的顺序为（ ）ABr
11、、Fe2、I BI、Fe2、BrCBr、I、Fe2 DFe2、I、Br3. 下列物质反应后一定有+3价铁生成的是（ ）过量的Fe与Cl2反应；Fe与过量稀H2SO4反应后，再向其中加KNO3；Fe(NO3)2溶液中加少量盐酸；Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中。A只有 B只有 C只有 D全部4. 两种金属混合物30g，投入足量的稀盐酸中，反应后生成气体0.5mol，则混合物中的两种金属为（ ）A镁与铁 B铝与铁 C铜与铝 D镁与锌5. 铁酸钠（Na2FeO4）是水处理过程中使用的一种新型净水剂，已知它的氧化性强于KMnO4，在反应中被还原为Fe3+，将它溶入浑浊的泥水中，既能起杀菌消毒作用，又
12、能使泥沙沉降，试回答：（1）制取铁酸钠的反应方程式为：2Fe(NO3)316NaOH3Cl22Na2FeO46NaNO36NaCl8H2O该反应的氧化剂是 ，氧化产物是 ；（2）铁酸钠能沉降泥沙的原因是。6. 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）用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入稀H2SO4和 ；（2）除去蒸馏水中溶解的O2常采用 的方法；（3）生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含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
13、法二：在如图装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。（1）在试管里加入的试剂是 ；（2）在试管里加入的试剂是 ；（3）为了制得白色Fe(OH)2沉淀，在试管和中加入试剂，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 。检测题参考答案1. 【解析】由题意可知，A中的Fe2+与SCN结合没有颜色改变，但通入Cl2后发生下列反应，生成Fe3+，溶液变为红色。2Fe2+Cl22Fe3+2Cl，Fe3+SCN Fe(SCN)2+。【答案】A2. 【解析】首先确定各反应的还原剂(为I，为Fe2)和还原产物(为Fe2为Br)，其次是根据还
14、原剂的还原性强于还原产物的还原性，推出还原性：IFe2，Fe2Br，最后综合给出离子还原性强弱顺序为：IFe2Br。【答案】B3. 【解析】中的Cl2氧化性强，它能将铁氧化为+3价，由于不是在溶液中反应，因此过量的铁不会将氯化铁还原。中Fe与稀H2SO4反应只能生成Fe2+，但要注意，由于稀H2SO4过量，加入KNO3后，H+、硝酸根离子能将Fe2+氧化成Fe3+。从表面上看不会发生反应，但实际上发生了Fe2+被H+和硝酸根离子氧化的反应。中首先发生Fe与盐酸生成FeCl2、Fe2O3与盐酸生成FeCl3的反应，但题中未给出反应物间相对量的关系，若铁是足量的，则能将生成的FeCl3全部还原为F
15、eCl2。本题涉及0价铁变为+3价铁、+2价铁变为+3价铁及+3价铁变为+2价铁，应从氧化剂的强弱、反应条件及反应物间的相对量进行分析。铁的0价、+2价、+3价在一定条件下均可相互转化，在分析具体问题时，应善于抓住转化的条件，挖掘出隐含的反应。【答案】C4. 【解析】本题考察的知识点是混合物成分的确定假设30g全为镁、铁、铝、铜、锌，生成气体的物质的量分别为大于0.5mol，大于0.5mol，大于0.5mol，0mol，小于0.5mol，混合物中的组成为大于0.5mol和小于0.5mol之间解答此题目的关键点是熟悉金属与酸反应制取氢气的化学方程式。解题方法一般为极值法，即假设混合物中的成分为单
16、一的一种，计算出所求值，则混合时所得量在最大值与最小值之间。当遇到混合物种类确定的计算题型时，可以考虑这种方法，使解题过程简化。【答案】C、D5. 【解析】（1）上述反应虽然比较复杂，但只要我们熟练掌握氧化还原反应中各个概念，即可顺利解答。反应物中，Cl2中Cl元素的价态是0价，而在生成物NaCl中Cl元素的价态是1价（化合价降低），因此，Cl2是氧化剂；Fe(NO3)3中的Fe元素由3价升高到6价（Na2FeO4），Na2FeO4是Fe(NO3)3被氧化以后的产物，即氧化产物。（2）本题要求较高，但联想到我们第1节学到的有关Fe(OH)3胶体的制备及性质，也就不难回答了。大家都知道，自来水必
17、须经过消毒、净化之后才能饮用。最常用的消毒剂是氯气，但由于氯气对人体也有一定危害，人们正在积极寻找高效、低毒的杀菌消毒剂，Na2FeO4就是其中的一种。Na2FeO4中的Fe元素为非常规的6价，因而具有很强的杀菌消毒能力，而其还原产物Fe3+还能与水作用生成Fe(OH)3胶体，能起到“净水”的作用，真是一举两得。【答案】（1）NaCl （2）还原产物Fe3+水解生成Fe(OH)3可净水。6. 【解析】方法一：（1）由于Fe2+具有较强的还原性易被氧化为Fe3+，故在配好的溶液中常加一枚铁钉或适量铁屑以防止其氧化。（2）由于气体的溶解度随温度升高而迅速减小，故可用加热的方法除去蒸馏水中溶解的O2
18、。（3）空气中含有大量的O2，为防止生成的Fe（OH）2沉淀与空气接触，需将吸取的NaOH溶液的试管放入液面以下后再挤出。方法二：（1）由所给试剂及装置特点知，试管为封闭系统，应为产生H2并赶尽溶液中的空气及液面上方空气的装置，故中加入的试剂为铁和稀H2SO4。（2）试管中加入的试剂为NaOH。（3）为确保实验在无氧状态下进行，必须把系统中的O2排除干净，故接下来的操作应为检验试管出口处排出的氢气纯度，当产生氢气较纯时再夹紧止水夹。（4）由于试管中产生的H2充满了、两支试管，外界空气不易进入即Fe（OH）2是在H2的还原性气氛中产生的，故Fe(OH)2的白色沉淀可保持较长的时间。此题所考察的是
19、氢氧化亚铁的实验室制备原理和操作方法，及选择操作方法的依据。并依此为基础考察学生设计和完成实验的能力。由此题我们可以看出，要提高设计和完成实验的能力，同学们必须扎扎实实做好以下六项工作：分析实验的目的。分析实验所依据的化学反应原理。分析实验的装置和仪器及使用注意事项。分析实验的基本操作步骤，为什么要这样操作，不这样操作行不行，有什么样的后果。分析实验后面所附的问题和讨论，真正理解相关问题。从安全性，环保性（减少污染），节约性（不浪费药品），效果性（现象明显）等角度出发，分析还能对该实验进行怎样的改进。【答案】方法一：（1）铁屑 （2）煮沸 （3）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）试管中反应生成的H2充满了试管和试管，且外界空气不容易进入。
