第一節(jié)鐵的多樣性第3課時鐵及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系一、知識目標(biāo)1.掌握檢驗補鐵劑中鐵元素價態(tài)的實驗方法，能夠根據(jù)實驗現(xiàn)象得出正確結(jié)論。2.理解鐵及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，明確相同價態(tài)和不同價態(tài)鐵元素物質(zhì)轉(zhuǎn)化的途徑。3.了解鐵及其化合物的制備方法，掌握亞鐵鹽溶液的保存措施。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)1.宏觀辨識與微觀探析：通過觀察鐵及其化合物的顏色、狀態(tài)等宏觀現(xiàn)象，探析其微觀結(jié)構(gòu)和價態(tài)變化，理解鐵元素不同價態(tài)的性質(zhì)差異。2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：根據(jù)實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，推理鐵元素價態(tài)及鐵及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，建立鐵元素轉(zhuǎn)化的化學(xué)模型。3.科學(xué)探究與創(chuàng)新意識：設(shè)計并實施檢驗鐵元素價態(tài)和探究綠礬變質(zhì)情況的實驗方案，培養(yǎng)探究能力和創(chuàng)新思維。一、教學(xué)重點1.鐵元素價態(tài)的檢驗方法。2.鐵及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。二、教學(xué)難點1.設(shè)計實驗方案檢驗鐵元素價態(tài)及探究綠礬變質(zhì)情況。2.理解鐵及其化合物轉(zhuǎn)化在實際中的應(yīng)用。本節(jié)教學(xué)內(nèi)容源于魯科版2019必修第一冊第三章《物質(zhì)的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化》第一節(jié)《鐵的多樣性》第3課時《鐵及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系》。鐵及其化合物知識是高中化學(xué)元素化合物知識的重要組成部分，在生產(chǎn)生活中有著廣泛的應(yīng)用。鐵元素價態(tài)多樣，化合物種類豐富，其轉(zhuǎn)化關(guān)系體現(xiàn)了氧化還原反應(yīng)和復(fù)分解反應(yīng)的重要規(guī)律，對于學(xué)生深入理解化學(xué)反應(yīng)原理、構(gòu)建元素化合物知識體系具有重要意義。本課時聚焦于鐵及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，先通過補鐵劑中鐵元素價態(tài)的檢驗這一探究活動，引導(dǎo)學(xué)生掌握鐵元素價態(tài)的檢驗方法，體會鐵及其化合物之間的轉(zhuǎn)化在實際中的應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)總結(jié)鐵及其化合物之間的轉(zhuǎn)化規(guī)律，包括相同價態(tài)鐵元素物質(zhì)間通過復(fù)分解反應(yīng)轉(zhuǎn)化，不同價態(tài)鐵元素物質(zhì)間通過氧化還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化。最后介紹鐵及其化合物的制備、保存以及鐵元素與人體健康等知識，拓寬學(xué)生的視野，體現(xiàn)化學(xué)知識的實用性。教學(xué)對象是初高中階段的學(xué)生，在初中階段，學(xué)生已經(jīng)對鐵的一些基本性質(zhì)有了初步的了解，如鐵能與氧氣、酸等發(fā)生反應(yīng)。但對于鐵及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系缺乏系統(tǒng)的認(rèn)識，對不同價態(tài)鐵元素的性質(zhì)和轉(zhuǎn)化規(guī)律理解不夠深入。在思維能力方面，初高中學(xué)生正處于從形象思維向抽象思維過渡的階段。他們在學(xué)習(xí)過程中，更傾向于直觀、具體的實驗現(xiàn)象和實例。對于復(fù)雜的化學(xué)概念和理論，需要通過實驗探究、實例分析等方式逐步引導(dǎo)他們理解和掌握。在知識儲備上，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)等基本理論知識，但在實際應(yīng)用中還不夠熟練。在本節(jié)課的學(xué)習(xí)中，他們需要將這些理論知識應(yīng)用到鐵及其化合物的轉(zhuǎn)化中，這對他們來說具有一定的挑戰(zhàn)性。此外，學(xué)生對化學(xué)實驗有著濃厚的興趣，但在實驗設(shè)計、操作和分析能力方面還有待提高。在教學(xué)過程中，應(yīng)充分利用實驗探究活動，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們的實驗技能和科學(xué)思維能力。同時，結(jié)合生活實際，如補鐵劑、人體健康等內(nèi)容，讓學(xué)生感受到化學(xué)與生活的緊密聯(lián)系，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性。教學(xué)環(huán)節(jié)一新課導(dǎo)入【提問】同學(xué)們，鐵是人體必需的微量元素中含量最多的一種（約4~5克）缺鐵會導(dǎo)致人的記憶能力、免疫能力和對溫度的適應(yīng)能力等生理功能下降。在開始今天的化學(xué)之旅前，我們先來聊一聊生活中與鐵有關(guān)的那些事兒。大家在生活里都接觸過哪些含鐵的物品或者食物呀？可以和身邊的同學(xué)交流一下，然后大膽地說出來。【學(xué)生回答】鐵鍋、鐵釘、菠菜、動物肝臟等【講解】大家說得都很不錯。不知道同學(xué)們有沒有注意過，有時候身邊的人會服用補鐵劑來補充鐵元素。那大家有沒有想過，這些補鐵劑里的鐵元素到底是以什么樣的價態(tài)存在的呢？是+2價的亞鐵離子，還是+3價的鐵離子，又或者兩者都有呢？為了揭開這個謎底，今天我們就一起來做一個有趣的實驗——檢驗?zāi)逞a鐵口服液中鐵元素的價態(tài)。通過這個實驗，我們不僅能了解補鐵劑中鐵元素的價態(tài)，還能深入探究鐵及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系?，F(xiàn)在，就讓我們一起開啟這場充滿挑戰(zhàn)和驚喜的化學(xué)探索之旅吧！設(shè)計意圖1.激發(fā)學(xué)生興趣：以學(xué)生熟悉的生活場景和物品為切入點，引導(dǎo)學(xué)生交流討論，能迅速拉近化學(xué)與生活的距離，激發(fā)學(xué)生的表達(dá)欲望和學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生積極主動地參與到課堂活動中來。2.聯(lián)系生活實際：介紹鐵元素對人體的重要性以及補鐵劑的作用，讓學(xué)生深刻認(rèn)識到化學(xué)知識在日常生活中的廣泛應(yīng)用，增強學(xué)生對化學(xué)學(xué)科的認(rèn)同感和重視程度。3.引發(fā)思考，導(dǎo)入新課：提出關(guān)于補鐵劑中鐵元素價態(tài)的問題，引發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，自然地過渡到本節(jié)課的實驗探究和知識學(xué)習(xí)，讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，帶著問題去探索新知識，提高學(xué)習(xí)的主動性和積極性。教學(xué)環(huán)節(jié)二補鐵劑中鐵元素價態(tài)的檢驗活動一：實驗準(zhǔn)備【提問】請同學(xué)們結(jié)合已學(xué)知識，對某補鐵口服液中鐵元素的價態(tài)做出猜想?！緦W(xué)生回答】猜想1：樣品中只含有F猜想2：樣品中只含有F猜想3：樣品中含有Fe2+和【提問】同學(xué)們回答的很好，那么有哪些鐵元素價態(tài)的檢驗方法呢？【學(xué)生回答】1.觀察法：Fe2+溶液呈淺綠色，2.顯色法：oFe3+遇KSCN溶液會變成紅色溶液，遇oFe2+遇KSCN溶液無現(xiàn)象，再加H2O23.氧化還原法：oFe3+能使淀粉KI試紙變藍(lán)，不能使酸性oFe2+不能使淀粉KI試紙變藍(lán)，能使酸性【提問】同學(xué)們回答的很好，實驗用品有：某補鐵口服液，H2SO4溶液，NaOH溶液，酸性KMnO4溶液，氯水，KSCN（硫氰酸鉀）溶液，試管，膠頭滴管。現(xiàn)在請同學(xué)們設(shè)計實驗?！緦W(xué)生回答】方案一：取少量口服液于小試管中，滴入KSCN溶液，沒有明顯現(xiàn)象，滴加少量氯水，若溶液變?yōu)檠t色，則口服液中鐵元素為+2價。方案二：取少量口服液于小試管中，滴入酸性KMnO4溶液，若KMnO方案三：取少量口服液于小試管中，滴加NaOH溶液，若先生成白色沉淀，迅速變灰綠色，最后變成紅褐色，則口服液中鐵元素為+2價。設(shè)計意圖引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗準(zhǔn)備，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的能力與對問題的思考解決能力，為將進(jìn)行的實驗進(jìn)行理論準(zhǔn)備?；顒佣簩嶒烌炞C【進(jìn)行實驗】請同學(xué)們按照實驗方案進(jìn)行實驗，經(jīng)實驗現(xiàn)象與實驗結(jié)論填入下表中：實驗步驟實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論取少量口服液于小試管中，滴入KSCN溶液，沒有明顯現(xiàn)象，滴加少量氯水取少量口服液于小試管中，滴入酸性KMnO?溶液取少量口服液于小試管中，滴加NaOH溶液【學(xué)生回答】實驗步驟實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論取少量口服液于小試管中，滴入KSCN溶液，沒有明顯現(xiàn)象，滴加少量氯水溶液變?yōu)檠t色口服液中鐵元素為+2價取少量口服液于小試管中，滴入酸性KMnO?溶液KMnO?溶液紫色褪去口服液中鐵元素為+2價取少量口服液于小試管中，滴加NaOH溶液先生成白色沉淀，迅速變灰綠色，最后變成紅褐色口服液中鐵元素為+2價【講解】同學(xué)們進(jìn)行的很好，可以通過實驗看出，補鐵劑中鐵元素的價態(tài)為+2價。設(shè)計意圖通過實驗來探究補鐵劑中鐵元素的價態(tài)，培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力，能讓學(xué)生更清楚的認(rèn)識到實驗在化學(xué)學(xué)科中的重要作用。活動三：實驗總結(jié)【提問】請同學(xué)們就剛剛進(jìn)行的實驗，回答以下問題：1.在你設(shè)計的實驗方案中，涉及哪些含鐵物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化？為什么要利用這些轉(zhuǎn)化？2．可以用NaOH溶液檢驗補鐵試劑中鐵元素的價態(tài)嗎？為什么？3.補鐵劑含有的其他成分是否會影響實驗結(jié)果的可靠性？為什么？4.若補鐵劑中同時含有Fe2+和Fe3+，應(yīng)如何檢驗二者的存在呢？【學(xué)生回答】1.在檢驗補鐵劑中鐵元素價態(tài)的實驗方案中，通常會涉及到Fe2?和Fe3?之間的轉(zhuǎn)化。例如，可以通過將Fe2?氧化為Fe3?來檢測Fe2?的存在，或者通過還原Fe3?來檢測Fe3?的存在。這些轉(zhuǎn)化是必要的，因為不同價態(tài)的鐵離子具有不同的化學(xué)性質(zhì)和反應(yīng)特性，通過這些轉(zhuǎn)化可以更準(zhǔn)確地鑒別和定量分析鐵元素的不同價態(tài)。2.直接使用NaOH溶液來檢驗補鐵試劑中鐵元素的價態(tài)并不是最佳選擇。雖然Fe2?與NaOH反應(yīng)生成白色的Fe(OH)?沉淀，但該沉淀迅速被氧氣氧化成灰綠色最終變?yōu)榧t褐色的Fe(OH)?沉淀；而Fe3?與NaOH反應(yīng)直接生成紅褐色的Fe(OH)?沉淀。由于Fe(OH)?極易被氧化，觀察到的現(xiàn)象可能不明顯或容易混淆，因此這種方法不夠精確和可靠。更好的方法是使用特定的試劑如KSCN（硫氰化鉀）來檢測Fe3?，或使用KMnO?（高錳酸鉀）等氧化劑來檢測Fe2?。3.補鐵劑中含有的其他成分可能會對實驗結(jié)果的可靠性產(chǎn)生影響。例如，一些有機(jī)物或其他金屬離子可能干擾鐵離子的檢測反應(yīng)，導(dǎo)致假陽性或假陰性的結(jié)果。為了確保實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要在實驗前對樣品進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，如去除干擾物質(zhì)或選擇特異性更高的檢測方法。此外，了解補鐵劑的具體成分并選擇合適的實驗條件也是提高實驗可靠性的關(guān)鍵。4.若補鐵劑中同時含有Fe2?和Fe3?，可以通過以下步驟分別檢驗二者的存在：檢驗Fe3?：取適量樣品溶液，加入幾滴KSCN溶液，如果溶液變?yōu)檠t色，則說明存在Fe3?。檢驗Fe2?：另取一份樣品溶液，先加入少量過氧化氫（H?O?）將其部分Fe2?氧化為Fe3?，然后加入KSCN溶液，觀察是否出現(xiàn)血紅色。接著，在另一份未加H?O?的樣品溶液中加入高錳酸鉀（KMnO?）溶液，如果KMnO?的紫色褪去，則說明存在Fe2?，因為Fe2?具有還原性，能將KMnO?還原。設(shè)計意圖通過問題讓學(xué)生對實驗有更清楚的認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生思考問題的能力。教學(xué)環(huán)節(jié)三鐵及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系活動一：課堂思考引入【引入】在檢驗補鐵劑中鐵元素價態(tài)的實驗中，我們涉及到了一些含鐵物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化。那么鐵及其化合物之間到底存在怎樣的轉(zhuǎn)化關(guān)系呢？這就是我們接下來要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。設(shè)計意圖通過剛剛進(jìn)行的實驗中鐵元素的轉(zhuǎn)化引入即將學(xué)習(xí)的鐵及其化合物之間的而轉(zhuǎn)化關(guān)系，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?；顒佣鸿F及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系【問題】請同學(xué)們觀察鐵的價類二維圖中的含鐵物質(zhì)：Fe2+、Fe(OH)2、FeO、Fe【學(xué)生回答】1.從Fe2?到Fe(OH)?，可以加入堿，發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)：Fe2?+2OH?=Fe(OH)?↓；從Fe(OH)?到Fe2?，可以加入酸，發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)：Fe(OH)?+2H?=Fe2?+2H?O。2.從Fe2?到Fe3?，需要加入氧化劑，如Cl?、O?、HNO?、KMnO?等，發(fā)生氧化還原反應(yīng)：2Fe2?+Cl?=2Fe3?+2Cl?；從Fe3?到Fe2?，需要加入還原劑，如Fe、Cu等，發(fā)生氧化還原反應(yīng)：2Fe3?+Fe=3Fe2??！局v解】含有相同價態(tài)鐵元素的物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化，可借助復(fù)分解反應(yīng)實現(xiàn)；含有不同價態(tài)鐵元素的物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化，可借助氧化還原反應(yīng)實現(xiàn)?！局v解】1.鐵及其化合物的制備：冶煉鐵：Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2Fe2O3+2Al=Al2O3+2Fe亞鐵鹽、鐵鹽的制備：Fe2O3+62.亞鐵鹽溶液的保存：加入少量鐵粉，防止亞鐵鹽被氧化：2F3.密封保存，防止被空氣中的氧氣氧化。設(shè)計意圖從鐵的價類二維圖入手，探究鐵及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，激發(fā)血汗俄國的學(xué)習(xí)興趣培養(yǎng)學(xué)生的思考能力?；顒尤褐R拓展【講解】鐵元素是人體中含量最高的生命必需微量元素，承擔(dān)著極其重要的生理功能。血紅蛋白分子中含有Fe2+，它使血紅蛋白分子具有載氧功能，能將肺部吸入的氧氣輸送到全身各組織，供細(xì)胞使用。人體內(nèi)的鐵元素主要來源于食物。動物血、肝臟、骨髓以及蛋黃、菠菜、木耳、紅棗、大豆、芝麻等食物含有豐富的鐵元素。維生素C具有還原性，可以將Fe3+還原為Fe2+，食用維生素C含量較高的食物有利于人體對鐵元素的吸收。【問題】為了提高皮革的耐曲折強度以及耐化學(xué)藥劑和微生物的作用，常常使用綠礬作為鞣革劑。綠礬晶體(FeSO4·7H2O)由于保存不妥或長久放置，容易被空氣中的氧氣氧化而變質(zhì)。為探究綠礬樣品的變質(zhì)情況，化學(xué)興趣小組的同學(xué)設(shè)計了下列實驗方案?？晒┻x擇的試劑：硫氰化鉀溶液、酸性高錳酸鉀溶液、氯水、氫氧化鈉溶液、氯化鋇溶液，請完成方案設(shè)計。實驗準(zhǔn)備：取少量綠礬樣品，用蒸餾水在燒杯中配成溶液。(1)如何證明綠礬已經(jīng)被氧化? (2)如何證明綠礬已經(jīng)被完全氧化?(3)在使用硫酸亞鐵時，如何防止Fe3+的干擾? 【學(xué)生回答】1.要證明綠礬（FeSO?·7H?O）已經(jīng)被氧化，可以通過檢測溶液中是否存在Fe3?來實現(xiàn)。具體步驟如下：取少量配制好的綠礬溶液。向其中加入幾滴硫氰化鉀（KSCN）溶液。如果溶液變?yōu)檠t色，則說明存在Fe3?，表明綠礬已經(jīng)被部分或完全氧化。2.要證明綠礬已經(jīng)被完全氧化，需要同時檢測溶液中是否存在Fe2?和Fe3?，并確認(rèn)Fe2?已經(jīng)不存在。具體步驟如下：首先按照上述方法檢測Fe3?的存在，確認(rèn)溶液變?yōu)榱搜t色。然后取另一份綠礬溶液，向其中加入少量酸性高錳酸鉀（KMnO?）溶液。如果KMnO?的紫色不褪去，則說明溶液中沒有Fe2?存在，即綠礬已經(jīng)被完全氧化為Fe3?。3.在使用硫酸亞鐵（FeSO?）時，為了防止Fe3?的干擾，可以采取以下措施：添加還原劑：在硫酸亞鐵溶液中加入適量的還原劑，如鐵粉或抗壞血酸（維生素C），以將可能存在的Fe3?還原為Fe2??？刂苝H值：通過調(diào)節(jié)溶液的pH值，使其保持在較低水平，可以抑制Fe2?被空氣中的氧氣氧化成Fe3?。隔絕空氣：在使用和儲存硫酸亞鐵溶液時，盡量減少與空氣的接觸，可以使用密封容器并在溶液表面覆蓋一層油膜等方法來隔絕空氣，從而減緩氧化過程。設(shè)計意圖講解與生活相關(guān)的化學(xué)知識，拓展學(xué)生的視野，培養(yǎng)學(xué)生的思考能力與對生活中常見化學(xué)現(xiàn)象的認(rèn)識。第一節(jié)鐵的多樣性第3課時鐵及其化合物之間的關(guān)系一、補鐵劑中鐵元素價態(tài)的檢驗1.檢驗方法o觀察法o顯色法o氧化還原法2.實驗方案o猜想與設(shè)計o實施與結(jié)論3.思考討論鐵及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系1.相同價態(tài)轉(zhuǎn)化（復(fù)分解反應(yīng)）2.不同價態(tài)轉(zhuǎn)化（氧化還原反應(yīng)）應(yīng)用1.制備o冶煉鐵o亞鐵鹽、鐵鹽制備2.保存o加鐵粉o密封鐵元素與人體健康1.生理功能2.科學(xué)飲食1、下列離子的檢驗方法合理的是(C)A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈紅色，說明原溶液中不含F(xiàn)e2＋B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液變紅色，說明原溶液中含有Fe2＋C．向某溶液中加入KSCN溶液呈紅色，說明原溶液中含有Fe3＋D．向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又觀察到沉淀顏色逐漸變?yōu)榧t褐色，說明原溶液中含有Fe2＋,不含有