高一年級上冊《鐵及其化合物教學設計（第3課時）》教學設計

鐵及其化合物教學設計（第3課時）——硫酸亞鐵肥中鐵元素價態(tài)的檢驗一、教學目標（一）教學目標1、知道含有鐵元素的物質在生產、生活中的應用，知道鐵離子、亞鐵離子的檢驗方法，建立含有鐵元素的物質性質、實驗現(xiàn)象、應用之間的聯(lián)系。2、懂得利用價類二維模型，預測含有鐵元素的物質性質及物質之間的轉化，設計實驗進行初步驗證，并能分析解釋有關實驗現(xiàn)象，理解復雜體系中某種微粒檢驗的一般思路。3、體會科學探究的樂趣，形成“實踐—反思—再實踐—再反思”的實踐觀。（二）評價目標1、通過實驗方案設計匯報，診斷并發(fā)展學生宏觀分析與符號表征相結合的證據(jù)推理能力。2、通過對實驗現(xiàn)象的分析與實驗結論的推斷，診斷并發(fā)展學生分析物質變化的水平。3、通過對實驗方案的調整、課堂練習，診斷并發(fā)展學生基于微觀視角分析問題的思維。二、教學重難點（一）教學重點：硫酸亞鐵肥中鐵元素價態(tài)的檢驗（二）教學難點1、干擾硫酸亞鐵肥中亞鐵離子檢驗的因素2、真實復雜體系中某種微粒檢驗的一般思路三、教學流程教學任務師生活動教學意圖板塊一：背景素材的認識課堂回顧【情境導入】①鐵元素的價類二維圖②硫酸亞鐵肥在生活中的應用了解植物補鐵的必要性板塊二：學生設計實驗方案實驗方案設計：久置的硫酸亞鐵肥中鐵元素價態(tài)的檢驗【情境導入】展示久置鐵肥，亞鐵離子對植物吸收好，該鐵肥呈淺綠色，請設計實驗檢驗該久置的硫酸亞鐵肥中鐵元素價態(tài)。【教師展示】甲同學的方案一：取少量硫酸亞鐵肥樣品于試管中，觀察固體顏色?！緦W生評價】不合理，淺綠色固體不一定含二價鐵元素?！窘處熜〗Y】綠色的固體不一定含二價鐵元素，不是綠色的固體也不一定不含二價鐵元素?！窘處熗卣埂咳绻焉倭苛蛩醽嗚F肥樣品溶于水，觀察溶液是否為淺綠色。若溶液為淺綠色，則證明原樣品溶液含有二價亞鐵離子?！窘處熣故尽恳彝瑢W的方案二：取少量硫酸亞鐵肥樣品溶液于試管中，滴加酸性高錳酸鉀溶液。【學生評價】不合理，能使酸性高錳酸鉀溶液紫紅色褪去的物質不一定含二價亞鐵離子。【教師小結】很多具有還原性的物質或微粒也能使酸性高錳酸鉀溶液紫紅色褪去，如維生素C、S2-、Fe2+、SO32-等?！窘處熣故尽勘瑢W的方案三：取少量硫酸亞鐵肥樣品溶液于試管中，先滴加少量KSCN溶液，再滴加少量新制氯水溶液?！緦W生評價】方案合理。它根據(jù)滴加新制氯水前后，溶液紅色的深度是否發(fā)生改變，證明原樣品溶液是否含二價亞鐵離子?！窘處煼治觥苛蛩醽嗚F肥不等同于硫酸亞鐵晶體，硫酸亞鐵肥除了含有硫酸亞鐵外，還含有一定的抗氧化物質。KSCN具有強還原性，容易被氧化劑氧化。【實驗方案小結】取少量硫酸亞鐵肥樣品溶液于試管中，先滴加稍過量新制氯水溶液，再滴加足量KSCN溶液。若滴加足量KSCN溶液后，若溶液變紅色，則證明原硫酸亞鐵肥樣品溶液中含二價亞鐵離子。使學生了解：綠色并不是硫酸亞鐵才有的特征顏色使學生了解：溶液為淺綠色，并不是硫酸亞鐵溶液才有的特征顏色使學生了解：使酸性高錳酸鉀溶液紫紅色褪去并不是硫酸亞鐵溶液才有的特征反應使學生了解鐵離子的特征反應，并認識硫氰酸鉀具有還原性，可使氯水或高錳酸鉀溶液褪色促使學生自覺運用“價—類”二維圖解決真實問題情景下的實驗設計問題。協(xié)助學生理清實驗思路，學會預設實驗現(xiàn)象，結合實驗猜想分析問題。板塊三：實施實驗，反思，再實驗，再反思實驗方案調整：久置的硫酸亞鐵肥中亞鐵離子的檢驗中有哪些干擾因素？【實驗現(xiàn)象分析】滴加足量新制氯水溶液后，發(fā)現(xiàn)溶液顏色沒有明顯變化?！緦嶒灧此肌啃轮坡人?、含二價亞鐵離子的水溶液、含鐵離子的水溶液，顏色接近，不容易通過溶液顏色變化判斷滴加的新制氯水溶液是否足量，從而影響了新制氯水滴加用量的控制，使得樣品溶液中的二價亞鐵離子可能未完全轉化為三價鐵離子。新制氯水不適宜作為該實驗的氧化劑溶液。實驗方案需選擇易于控制試劑用量且實驗現(xiàn)象明顯的氧化劑溶液。【修改實驗方案】選用過氧化氫溶液代替新制氯水【實驗現(xiàn)象分析】向淺綠色硫酸亞鐵肥樣品溶液中滴加稍過量的過氧化氫溶液，溶液顏色變?yōu)樽攸S色。再滴加足量硫氰酸鉀溶液，溶液為紅褐色，并有氣泡產生，充分振蕩溶液，有大量氣泡生成，久置后，溶液變?yōu)樽攸S色?！緦嶒灧此肌窟^氧化氫溶液與亞鐵離子反應復雜，有紅褐色的氫氧化鐵膠體生成，同時三價鐵離子對過氧化氫產生了催化作用，促使過氧化氫分解，產生大量氧氣。由于過氧化氫與亞鐵離子反應原理復雜，副反應多，易出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。過氧化氫溶液不適宜作為該實驗的氧化劑溶液。需選用不引入副反應、且易于控制試劑用量、實驗現(xiàn)象明顯的氧化劑溶液【修改實驗方案】選用了酸性高錳酸鉀溶液代替新制氯水?！緦嶒灛F(xiàn)象分析】向淺綠色硫酸亞鐵肥樣品溶液滴加酸性高錳酸鉀溶液至溶液顏色為淺紫紅色，再滴加足量硫氰酸鉀溶液，溶液顏色為深紅色。【實驗反思】第三次實驗方案現(xiàn)象明顯，能較好地控制氧化劑酸性高錳酸鉀溶液的用量，且能使硫酸亞鐵肥中的二價亞鐵離子完全氧化，副反應少，硫氰酸鐵溶液顏色現(xiàn)象明顯。所以，該實驗適宜選用酸性高錳酸鉀溶液作為氧化劑。促使學生分析實驗不成功的因素，優(yōu)化實驗方案，調整試劑選擇。促使學生分析實驗不成功的因素，優(yōu)化實驗方案，調整試劑選擇。久置的硫酸亞鐵肥中鐵元素價態(tài)的檢驗中亞鐵離子檢驗，如何進行空白對照實驗【理順實驗方案】分別取少量硫酸亞鐵肥樣品溶液于試管A、B中，向試管A滴加足量KSCN溶液。向試管B先滴加酸性高錳酸鉀溶液至溶液為淺紅色，再滴加足量KSCN溶液。促使學生優(yōu)化實驗方案，嚴謹分析實驗過程，做出合理的實驗推斷。板塊四：建立真實復雜體系中某種微粒檢驗的一般思路如何開展實驗方案的設計【教師引導】首先要研究體系微粒成分包括待檢微?？赡苌傻奈⒘Ｆ渌⒘５?；其次根據(jù)體系微粒成分，結合價類二維圖分析相關微粒的化學性質差異分析的角度包括特征反應氧化性、還原性物質類別通性等再次選擇合適的檢驗方法考慮試劑的用量試劑添加順序相關實驗操作預期實驗現(xiàn)象等最后從與其他微粒反應試劑間可能的干擾反應排除實驗方案中的干擾因素，最終理順實驗方案。使學生明確各微?？赡芫哂械奶卣鞣磻?、元素化合價變化的信息、物質類別的變化。使學生明晰實驗步驟，結合實驗目的開展有效實驗操作，不斷優(yōu)化實驗方案。板塊五：解決真實情景問題真實情景下，解決關于鐵及其化合物的化學問題【課堂練習】【課堂小結】提高學生的證據(jù)推理能力及歸納總結的能力。四、課堂練習1.請分析以下關于硫酸亞鐵肥的說法錯誤的是A.某硫酸亞鐵肥主要成分為FeSO4·H2O，呈灰白色略帶淡綠色B.硫酸亞鐵肥可以調節(jié)土壤酸堿度，為植物補充鐵元素C.使用硫酸亞鐵肥配制溶液時，應選用弱酸性水溶液，如加適量白醋D.硫酸亞鐵肥需放置于陰涼處保存，可與草木灰、生石灰等存放在一起答案：D2.請分析以下關于變質硫酸亞鐵肥“變廢為寶”的方案，不合理的是A.利用變質硫酸亞鐵肥制得的氫氧化鐵膠體，可用于制凈水劑B.利用變質硫酸亞鐵肥制得氫氧化鐵沉淀，加熱后制得氧化鐵，氧化鐵可以作為涂料C.向變質硫酸亞鐵肥溶液中，加入鐵粉，通過過濾、結晶等操作，制得植物鐵肥D.向變質硫酸亞鐵肥溶液中，加入稀硫酸，通過結晶、過濾等操作，制得人體補血劑答案：D五、課后習題1.下列關于鐵及其化合物的性質或用途正確的是（單選）A.具有磁性的黑色固體是Fe2O3B.用于治療缺鐵性貧血的物質是鐵鹽C.涂料中的紅色物質是Fe3O4D.氫氧化亞鐵在空氣中很不穩(wěn)定答案：D解析：A.具有磁性的黑色固體不是Fe2O3，是Fe3O4。B.用于治療缺鐵性貧血的物質不是鐵鹽，是亞鐵鹽。C.涂料中的紅色物質不是Fe3O4，是Fe2O3。D.氫氧化亞鐵在空氣中很不穩(wěn)定，易被氧化，所以答案選D。2.當人體缺鐵時，往往需要服用補鐵劑，人體能吸收的是+2價鐵元素。以下說法正確的是（單選）A.市場出售的麥片中常含有微量、顆粒細小的還原鐵粉，這些鐵粉在人體胃酸（胃酸的主要成分是HCl）作用下轉化成鐵鹽。B.天然食品中含有的大多是+3價鐵元素。為了使+3價鐵元素轉化為+2價鐵元素并被人體更好地吸收，可以在食物中加入少量的還原鐵粉。C.補鐵劑溶于水，滴加少量硫氰酸鉀溶液，溶液變紅色，說明補鐵劑中含有亞鐵離子。D.補鐵劑溶于水，若依次滴加氯水、KSCN溶液，溶液變紅，說明補鐵劑全部變質答案：B解析：A.市場出售的麥片中常含有微量、顆粒細小的還原鐵粉，這些鐵粉在人體胃酸（胃酸的主要成分是HCl）作用下轉化成亞鐵鹽，不是鐵鹽，所以A錯誤。B.天然食品中含有的大多是+3價鐵元素。為了使+3價鐵元素轉化為+2價鐵元素并被人體更好地吸收，可以在食物中加入少量的還原鐵粉，正確。鐵粉可以把三價鐵還原為二價鐵。C.補鐵劑溶于水，滴加少量硫氰酸鉀溶液，溶液變紅色，說明補鐵劑中含有鐵離子，不是亞鐵離子，所以C錯誤D.補鐵劑溶于水，若依次滴加氯水、KSCN溶液，溶液變紅，說明補鐵劑全部變質，不正確。氯水有強氧化性，可以氧化亞鐵離子，先加氯水，再加硫氰酸鉀溶液，溶液變紅色，只能說明補鐵劑含鐵元素，不能證明補鐵劑是否變質，所以D錯誤3.氯化鐵的用途之一是五金蝕刻，蝕刻產品有眼鏡架、鐘表、電子元件和標牌等。以下說法正確的是（單選）A.氯化鐵溶液蝕刻不銹鋼時發(fā)生的主要反應的離子方程式是2Fe3++Cu=2Fe2++2Cu2+B.FeCl3溶液能使淀粉碘化鉀試紙變藍，體現(xiàn)了氯化鐵的氧化性。C.向FeCl3溶液中同時加入鐵粉和銅粉，充分反應后不會出現(xiàn)的有銅無鐵的結果D.除去FeCl3溶液中少量的FeCl2，可以加入過量的鐵粉答案：B解析：A.氯化鐵溶液蝕刻不銹鋼時發(fā)生的主要反應的離子方程式是2Fe3++Fe=3Fe2+，不是2Fe3++Cu=2Fe2++2Cu2+，所以A錯誤。B.FeCl3溶液能使淀粉碘化鉀試紙變藍，體現(xiàn)了氯化鐵的氧化性。B正確。C.向FeCl3溶液中同時加入鐵粉和銅粉，充分反應后會出現(xiàn)的有銅無鐵的結果，因為鐵的還原性比銅強，所以鐵會先與氯化鐵反應，所以會出現(xiàn)鐵粉被消耗，而銅粉沒有反應完的情況，所以會有有銅無鐵的結果，所以C錯誤。D.除去FeCl3溶液中少量的FeCl2，應該加入氯水，而不是過量的鐵粉。D錯誤4.鐵紅是一種常見的紅色顏料，下列制備鐵紅的實驗方案合理的是（單選）A.向FeCl2溶液中加入氫氧化鈉溶液，有灰綠色沉淀生成。過濾，加熱沉淀物至有紅褐色沉淀生成，得到的紅褐色固體是鐵紅。B.Fe在氧氣中點燃，火星四射，得到的固體是鐵紅C.把少量廢鐵屑溶于過量稀硫酸中，過濾，除去雜質。向濾液中加入適量氯水，再加入過量的氨水，有紅褐色沉淀生成。過濾，加熱沉淀物至質量不再發(fā)生變化，得到紅棕色的殘渣。D.加熱氯化鐵溶液至溶液變?yōu)榧t褐色，得到鐵紅。答案：C解析：A.向FeCl2溶液中加入氫氧化鈉溶液，有灰綠色沉淀生成。此時的沉淀物有氫氧化亞鐵、氫氧化鐵，及其相互轉化間的中間產物，過濾，加熱沉淀物至有紅褐色沉淀生成，得到的紅褐色固體是大部分是氫氧化鐵，不是氧化鐵，所以A錯誤。B.Fe在氧氣中點燃，火星四射，得到的固體是黑色固體四氧化三鐵。C.把少量廢鐵屑溶于過量稀硫酸中，過濾，除去雜質。向濾液中加入適量氯水，再加入過量的氨水，有紅褐色沉淀生成。過濾，加熱沉淀物至質量不再發(fā)生變化，得到紅棕色的殘渣為鐵紅三氧化二鐵。D.加熱氯化鐵溶液至溶液變?yōu)榧t褐色，得到的是氫氧化鐵膠體，而不是鐵紅三氧化二鐵。5.某工廠的工業(yè)廢水中含有大量的FeSO4和較多的Cu2+。為了減少污染并變廢為寶，工廠計劃從