高中化學(xué)鐵元素教學(xué)設(shè)計(jì)與課件一、教學(xué)設(shè)計(jì)（一）設(shè)計(jì)理念與思路鐵元素是高中化學(xué)學(xué)習(xí)的重要過(guò)渡元素，也是日常生活中應(yīng)用最為廣泛的金屬之一。本教學(xué)設(shè)計(jì)以“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映用途”為核心線索，注重引導(dǎo)學(xué)生從原子結(jié)構(gòu)層面理解鐵的化學(xué)性質(zhì)，特別是其變價(jià)特征。通過(guò)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境、實(shí)驗(yàn)探究、小組討論等多種教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)其分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。同時(shí)，結(jié)合鐵元素在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用實(shí)例，體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的實(shí)用價(jià)值，滲透STSE教育理念。（二）教學(xué)目標(biāo)1.知識(shí)與技能：*了解鐵元素在自然界中的存在形式及常見(jiàn)的鐵礦石。*掌握鐵的原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，理解其化學(xué)性質(zhì)的遞變規(guī)律。*掌握鐵與非金屬單質(zhì)、水、酸、某些鹽溶液的反應(yīng)。*掌握鐵的氧化物、氫氧化物的主要性質(zhì)及制備方法。*理解Fe2?、Fe3?的相互轉(zhuǎn)化，并掌握Fe2?、Fe3?的檢驗(yàn)方法。*了解鐵及其化合物在生產(chǎn)生活中的重要應(yīng)用。2.過(guò)程與方法：*通過(guò)對(duì)鐵及其化合物性質(zhì)的探究，體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的基本方法。*培養(yǎng)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果、歸納總結(jié)的能力。*通過(guò)小組討論，培養(yǎng)學(xué)生合作學(xué)習(xí)與交流表達(dá)的能力。*引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用氧化還原反應(yīng)的理論分析鐵及其化合物的性質(zhì)，深化對(duì)理論指導(dǎo)實(shí)踐的認(rèn)識(shí)。3.情感態(tài)度與價(jià)值觀：*通過(guò)鐵元素在生產(chǎn)生活中的廣泛應(yīng)用，感受化學(xué)與生活的密切聯(lián)系，激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。*通過(guò)對(duì)鐵的冶煉歷史等化學(xué)史知識(shí)的介紹，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和人文精神。*培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和勇于探索的創(chuàng)新精神。*樹(shù)立合理利用資源、保護(hù)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展觀念。（三）教學(xué)重難點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)：*鐵的化學(xué)性質(zhì)（與氧氣、水、酸、鹽溶液的反應(yīng)）。*鐵的兩種氫氧化物的制備和性質(zhì)。*Fe2?與Fe3?的相互轉(zhuǎn)化及檢驗(yàn)。2.教學(xué)難點(diǎn)：*鐵與水蒸氣的反應(yīng)原理及實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)。*Fe(OH)?的制備及易被氧化的特性。*Fe2?與Fe3?相互轉(zhuǎn)化的條件及應(yīng)用。（四）教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)第一課時(shí)：鐵的單質(zhì)性質(zhì)1.導(dǎo)入新課（約5分鐘）*情境創(chuàng)設(shè)：展示生活中常見(jiàn)的鐵制品圖片（如鐵鍋、鐵釘、鐵絲、機(jī)床零件、鐵軌等），提問(wèn)：“這些物品主要由什么金屬元素組成？你對(duì)鐵有哪些了解？”引導(dǎo)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。*化學(xué)史簡(jiǎn)介：簡(jiǎn)要介紹鐵的發(fā)現(xiàn)和使用歷史，強(qiáng)調(diào)鐵在人類文明發(fā)展中的重要地位，自然過(guò)渡到本節(jié)課的主題——鐵元素。2.新課講授（約30分鐘）*一、鐵在自然界中的存在*引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，總結(jié)鐵在自然界中的存在形式（游離態(tài)：隕鐵；化合態(tài)：鐵礦石，如赤鐵礦、磁鐵礦、菱鐵礦等）。展示幾種常見(jiàn)鐵礦石的圖片。*二、鐵的原子結(jié)構(gòu)*展示鐵的原子結(jié)構(gòu)示意圖，引導(dǎo)學(xué)生分析：“鐵原子的核外電子排布有何特點(diǎn)？最外層電子數(shù)是多少？這對(duì)它的化學(xué)性質(zhì)有何影響？”（最外層2個(gè)電子，易失去，表現(xiàn)還原性；次外層電子也可參與反應(yīng)，故有+2、+3等多種化合價(jià)）。*三、鐵的物理性質(zhì)*引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)和教材描述，歸納鐵的物理性質(zhì)（銀白色金屬光澤、良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性、延展性、密度較大、熔點(diǎn)較高，能被磁鐵吸引）。*四、鐵的化學(xué)性質(zhì)*1.與非金屬單質(zhì)反應(yīng)*與氧氣反應(yīng)：*回顧初中知識(shí)：鐵絲在氧氣中燃燒（現(xiàn)象：劇烈燃燒，火星四射，生成黑色固體，放熱）。寫出化學(xué)方程式。*提問(wèn)：“常溫下鐵在空氣中會(huì)發(fā)生反應(yīng)嗎？”（引導(dǎo)學(xué)生思考鐵的銹蝕，指出是緩慢氧化）。*介紹鐵在純氧中燃燒和在空氣中加熱的不同現(xiàn)象及產(chǎn)物（四氧化三鐵）。*與氯氣反應(yīng)：*演示實(shí)驗(yàn)（或播放視頻）：鐵絲在氯氣中燃燒。引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象（劇烈燃燒，產(chǎn)生棕褐色的煙）。*提問(wèn)：“產(chǎn)物中鐵元素的化合價(jià)是多少？與鐵和氧氣反應(yīng)有何不同？為什么？”（+3價(jià)，因?yàn)槁葰獾难趸员妊鯕飧鼜?qiáng)）。寫出化學(xué)方程式。*與硫反應(yīng)：*簡(jiǎn)要介紹鐵與硫粉共熱的反應(yīng)，產(chǎn)物為硫化亞鐵（FeS），鐵元素顯+2價(jià)。對(duì)比Cl?、O?、S的氧化性強(qiáng)弱。*2.與水反應(yīng)*提問(wèn)：“鐵能與水反應(yīng)嗎？”（引導(dǎo)學(xué)生回憶鈉與水的反應(yīng)，對(duì)比金屬活動(dòng)性順序）。*講解：鐵與冷水、熱水不反應(yīng)，但在高溫下能與水蒸氣反應(yīng)。*引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置（水蒸氣發(fā)生器、反應(yīng)裝置、氣體收集或檢驗(yàn)裝置）。*演示實(shí)驗(yàn)（或播放視頻）：鐵粉與水蒸氣反應(yīng)。強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)。*引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象，檢驗(yàn)產(chǎn)物（用點(diǎn)燃的火柴靠近肥皂泡，聽(tīng)到爆鳴聲，證明有氫氣生成；反應(yīng)后試管內(nèi)固體為黑色的四氧化三鐵）。*寫出化學(xué)方程式，并標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移方向和數(shù)目，指出氧化劑和還原劑。*3.與酸反應(yīng)*與非氧化性酸（如稀鹽酸、稀硫酸）：*回顧初中知識(shí)：Fe+2H?=Fe2?+H?↑（現(xiàn)象：有氣泡產(chǎn)生，金屬溶解，溶液變?yōu)闇\綠色）。*與氧化性酸（如稀硝酸）：*強(qiáng)調(diào)：不生成氫氣，而是生成氮的氧化物。根據(jù)酸的濃度和用量不同，產(chǎn)物可能為Fe2?或Fe3?。（此處可暫不展開(kāi)詳細(xì)方程式，留待后續(xù)氧化還原反應(yīng)專題或習(xí)題中深化）。*提醒：常溫下，鐵遇濃硫酸、濃硝酸會(huì)發(fā)生鈍化。*4.與某些鹽溶液反應(yīng)（置換反應(yīng)）*回顧初中知識(shí)：Fe+CuSO?=FeSO?+Cu（濕法煉銅的原理，現(xiàn)象：鐵釘表面有紅色物質(zhì)析出，藍(lán)色溶液逐漸變?yōu)闇\綠色）。*提問(wèn)：“鐵還能與哪些鹽溶液發(fā)生類似反應(yīng)？”（如硝酸銀溶液等，遵循金屬活動(dòng)性順序）。寫出離子方程式。3.課堂小結(jié)與鞏固（約10分鐘）*引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)課學(xué)習(xí)的鐵的化學(xué)性質(zhì)，強(qiáng)調(diào)鐵作為還原劑，在不同條件下與不同氧化劑反應(yīng)可生成+2價(jià)或+3價(jià)的化合物。*課堂練習(xí)：判斷下列反應(yīng)能否發(fā)生，能發(fā)生的寫出化學(xué)方程式：*鐵與稀鹽酸*鐵與氯化鎂溶液*鐵與硫酸銅溶液*鐵絲在空氣中燃燒第二課時(shí)：鐵的重要化合物1.復(fù)習(xí)導(dǎo)入（約5分鐘）*提問(wèn)：“上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了鐵單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，請(qǐng)同學(xué)們回憶一下，鐵能與哪些物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)？產(chǎn)物中鐵元素的化合價(jià)通常是多少？”*引入：“鐵的化合物種類繁多，在生產(chǎn)生活中也有廣泛應(yīng)用。今天我們重點(diǎn)學(xué)習(xí)鐵的氧化物、氫氧化物以及兩種重要的鹽?！?.新課講授（約30分鐘）*一、鐵的氧化物*展示FeO、Fe?O?、Fe?O?的樣品（或圖片），引導(dǎo)學(xué)生觀察顏色、狀態(tài)。*列表比較三種氧化物的名稱、化學(xué)式、顏色狀態(tài)、鐵元素化合價(jià)、與酸反應(yīng)的化學(xué)方程式（如與鹽酸反應(yīng)）、主要用途等。*強(qiáng)調(diào)Fe?O?的特殊結(jié)構(gòu)（可看作FeO·Fe?O?，但為純凈物）。*二、鐵的氫氧化物*Fe(OH)?的制備與性質(zhì)：*演示實(shí)驗(yàn)：在FeCl?溶液中滴加NaOH溶液。引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象（立即生成紅褐色沉淀）。*寫出化學(xué)方程式和離子方程式。*提問(wèn)：“Fe(OH)?具有什么性質(zhì)？”（難溶性堿的通性：與酸反應(yīng)）。寫出Fe(OH)?與鹽酸反應(yīng)的方程式。*演示（或講解）Fe(OH)?的受熱分解：2Fe(OH)?△Fe?O?+3H?O。*Fe(OH)?的制備與性質(zhì)：*提出問(wèn)題：“如何制備Fe(OH)?？”引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案（Fe2?鹽溶液與堿溶液反應(yīng)）。*演示實(shí)驗(yàn)1：在FeSO?溶液中滴加NaOH溶液。引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象（先生成白色絮狀沉淀，迅速變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色）。*提問(wèn)：“白色沉淀為什么會(huì)變色？”（引導(dǎo)學(xué)生分析Fe(OH)?被空氣中的氧氣氧化）。寫出相關(guān)化學(xué)方程式（FeSO?+2NaOH=Fe(OH)?↓+Na?SO?；4Fe(OH)?+O?+2H?O=4Fe(OH)?）。*討論：“如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，制備較純凈的Fe(OH)?白色沉淀？”（引導(dǎo)學(xué)生思考：排除溶液中的氧氣和隔絕空氣中的氧氣。如：使用新制的FeSO?溶液并加入少量鐵粉；NaOH溶液煮沸除氧；滴加NaOH溶液時(shí)將膠頭滴管插入FeSO?溶液液面以下；或采用油封、惰性氣體保護(hù)等方法）。*演示實(shí)驗(yàn)2（改進(jìn)后）：展示成功制備的Fe(OH)?白色沉淀。*三、鐵鹽和亞鐵鹽*Fe3?的檢驗(yàn)：*演示實(shí)驗(yàn)：在FeCl?溶液中滴加KSCN溶液（現(xiàn)象：溶液變?yōu)檠t色）。在FeCl?溶液中滴加KSCN溶液（無(wú)明顯現(xiàn)象）。*強(qiáng)調(diào)：這是檢驗(yàn)Fe3?的特征反應(yīng)。寫出離子方程式（Fe3?+3SCN?=Fe(SCN)?）。*Fe2?與Fe3?的相互轉(zhuǎn)化：*引導(dǎo)學(xué)生從氧化還原反應(yīng)的角度分析：Fe2?具有還原性，可被氧化劑氧化為Fe3?；Fe3?具有氧化性，可被還原劑還原為Fe2?。*Fe2?→Fe3?（氧化）：*舉例：與Cl?反應(yīng)（2FeCl?+Cl?=2FeCl?）。演示實(shí)驗(yàn)：在FeCl?溶液中滴加氯水，再滴加KSCN溶液（現(xiàn)象：先無(wú)明顯變化，加氯水后溶液變紅）。*提問(wèn)：“還有哪些常見(jiàn)氧化劑能將Fe2?氧化為Fe3?？”（如H?O?、HNO?、KMnO?等）。*Fe3?→Fe2?（還原）：*舉例：與Fe反應(yīng)（2FeCl?+Fe=3FeCl?）。演示實(shí)驗(yàn)：在FeCl?溶液中加入足量鐵粉，振蕩后滴加KSCN溶液（現(xiàn)象：溶液棕黃色變淺，滴加KSCN后無(wú)明顯現(xiàn)象）。*提問(wèn)：“還有哪些常見(jiàn)還原劑能將Fe3?還原為Fe2?？”（如Cu、I?、H?S等）。可演示FeCl?溶液與銅片的反應(yīng)（用于刻蝕印刷電路板）。*總結(jié)Fe2?與Fe3?的轉(zhuǎn)化關(guān)系圖（“鐵三角”的雛形，可在后續(xù)復(fù)習(xí)中完善）。3.課堂小結(jié)與知識(shí)拓展（約10分鐘）*引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)鐵的氧化物、氫氧化物的主要性質(zhì)，以及Fe2?、Fe3?的檢驗(yàn)和相互轉(zhuǎn)化條件。*知識(shí)拓展：介紹鐵元素在人體中的作用（如血紅蛋白的組成成分，缺鐵性貧血），以及常見(jiàn)補(bǔ)鐵劑的種類和注意事項(xiàng)。強(qiáng)調(diào)合理膳食的重要性。（后續(xù)課時(shí)可安排鐵及其化合物的計(jì)算、綜合應(yīng)用、習(xí)題課或?qū)嶒?yàn)課等）（五）教學(xué)方法與策略1.講授法與啟發(fā)式教學(xué)相結(jié)合：對(duì)核心知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)講解，同時(shí)通過(guò)提問(wèn)、設(shè)疑等方式引導(dǎo)學(xué)生積極思考。2.實(shí)驗(yàn)探究法：充分利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)的直觀性和趣味性，通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)（若條件允許），讓學(xué)生親身體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程。3.討論法與合作學(xué)習(xí)：針對(duì)重點(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題，組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，培養(yǎng)學(xué)生的合作精神和交流能力。4.多媒體輔助教學(xué)：運(yùn)用PPT、視頻、動(dòng)畫(huà)等多種媒體資源，增強(qiáng)教學(xué)的直觀性和生動(dòng)性，突破教學(xué)難點(diǎn)（如鐵與水蒸氣反應(yīng)的微觀過(guò)程、Fe(OH)?被氧化的過(guò)程）。5.比較歸納法：引導(dǎo)學(xué)生對(duì)同類物質(zhì)的性質(zhì)進(jìn)行比較（如鐵的三種氧化物、兩種氫氧化物），總結(jié)規(guī)律，加深理解和記憶。（六）板書(shū)設(shè)計(jì)（示例）第二章鐵及其化合物第一節(jié)鐵的單質(zhì)一、存在：游離態(tài)（隕鐵）、化合態(tài)（鐵礦石）二、結(jié)構(gòu)：Fe原子結(jié)構(gòu)示意圖→易失電子，+2、+3價(jià)三、物理性質(zhì)：銀白色、導(dǎo)電導(dǎo)熱、延展、密度大、熔沸點(diǎn)高、磁性四、化學(xué)性質(zhì)（還原性）1.與非金屬：O?：3Fe+2O?=Fe?O?（點(diǎn)燃）；常溫：銹蝕（Fe?O?·xH?O）Cl?：2Fe+3Cl?=2FeCl?（點(diǎn)燃，棕褐色煙）S：Fe+S=FeS（△，黑色）2.與水：3Fe+4H?O(g)=Fe?O?+4H?（高溫）3.與酸：非氧化性酸：Fe+2H?=Fe2?+H?↑氧化性酸：（如HNO?）→Fe3?（或Fe2?，視濃度、量），無(wú)H?常溫：濃H?SO?、濃HNO?→鈍化4.與鹽：Fe+Cu2?=Fe2?+Cu（濕法煉銅）第二節(jié)鐵的重要化合物一、氧化物化學(xué)式FeOFe?O?Fe?O?---------------------------------------名稱氧化亞鐵氧化鐵四氧化三鐵顏色黑色紅棕色黑色價(jià)態(tài)+2+3+2、+3與酸FeO+2H?=Fe2?+H?OFe?O?+6H?=2Fe3?+3H?OFe?O?+8H?=Fe2?+2F