資源簡介

(共31張PPT)
鐵及其化合物
冊 別：必修1
學(xué) 科：高中化學(xué)（人教版）
基建即基本建設(shè)，是指國民經(jīng)濟(jì)各部門為增加固定資產(chǎn)而進(jìn)行的建筑、購置和安裝工作的總稱，例如公路、鐵路、橋梁、學(xué)校和各類工業(yè)及民用建筑等工程的新建、改建、擴(kuò)建、恢復(fù)工程，以及機(jī)器設(shè)備、車輛船舶的購置安裝等都稱之為基本建設(shè)。
澆水泥
玻璃外墻
鋼鐵
港珠澳大橋全長55千米，用鋼量110萬噸
“鳥巢”用鋼量11萬噸
任務(wù)一【鐵的存在與冶煉】
鐵單質(zhì)的存在 — 隕石
1
春公元前2500年人類已發(fā)現(xiàn)使用鐵。
2
最早人工冶鐵制品：春秋初年的銅柄鐵劍。
3
戰(zhàn)國中期以后，鐵制工具在社會(huì)生產(chǎn)中發(fā)揮了巨大作用。
甘肅靈臺(tái)出土的春秋初年秦國的銅柄鐵劍
戰(zhàn)國時(shí)期最大的鐵器——長方形鐵爐
任務(wù)一【鐵的存在與冶煉】
O Si Al Fe Ca
地殼中元素含量遞減
磁鐵礦（Fe3O4）
赤鐵礦（Fe2O3）
丹霞地貌 東川紅土地
黃鐵礦（FeS2）
常見的鐵礦石
愚人金
【原理】
【原料】焦炭、鐵礦石、空氣等
C + O2 CO2
高溫
CO2 + C 2CO
高溫
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
高溫
工業(yè)煉鐵
【思考與討論1】
還能使用哪些還原劑把鐵從鐵礦石中還原出來嗎？常見的還原劑有哪些？
常見的還原劑：
CO、H2、C
活潑金屬單質(zhì)，如Na、Mg、Al等
鐵水注入干燥的模具
生鐵
顏色狀態(tài) 密度 熔沸點(diǎn) 延展性 導(dǎo)熱性 導(dǎo)電性 導(dǎo)磁性
銀白色固體
大
高
良好
良好
良好
不如
銅鋁
任務(wù)二【鐵的物理性質(zhì)】
每1.5分鐘，就有2噸鋼鐵被腐蝕成鐵銹！！
鐵銹（Fe2O3·nH2O）
理論分析： Fe　　　 Fe2O3 ：
化合價(jià)＿＿＿＿；作＿＿＿＿＿；
需要加入＿＿＿＿劑。
　
升高
還原劑
氧化
任務(wù)三【鐵的化學(xué)性質(zhì)】
3Fe + 2O2 Fe3O4
點(diǎn)燃
【思考與討論2】
鐵單質(zhì)還能與哪些氧化劑反應(yīng)，產(chǎn)物分別是什么呢？
思考討論 物質(zhì) 化學(xué)方程式
非金屬 單質(zhì) O2
Cl2
S
I2
酸 HCl
鹽 CuSO4
3Fe + 2O2 Fe3O4
點(diǎn)燃
2Fe + 3Cl2 2FeCl3
點(diǎn)燃
Fe + S FeS

Fe + I2 FeI2

Fe + 2HCl FeCl2 + H2↑
Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu
【學(xué)生活動(dòng)1】
【思考與討論3】
在鐵與氯氣的反應(yīng)，鐵與鹽酸的反應(yīng)，鐵與硫酸銅溶液的反應(yīng)中，鐵的化合價(jià)的變化有何異同？為什么會(huì)有這樣的異同？
鐵與氧化性較弱的氧化劑(如鹽酸、硫酸銅等)反應(yīng)，鐵原子失去2個(gè)電子生成+2價(jià)鐵的化合物;
而鐵與氧化性較強(qiáng)的氧化劑(如氯氣等)反應(yīng)，鐵原子則失去3個(gè)電子生成+3價(jià)鐵的化合物。
【思考與討論3】
根據(jù)鐵生銹的原理，應(yīng)采取什么措施去防止鐵的生銹？
資料卡：發(fā)藍(lán)是指在較高溫度下通過水蒸氣在鋼鐵表面生成一層致密的氧化膜，經(jīng)過發(fā)藍(lán)處理后的鋼鐵的耐腐蝕有很大提高。
【思考與討論4】
從理論上分析，鐵是否具備與水反應(yīng)的可能性？發(fā)生反應(yīng)的條件是什么，產(chǎn)物可能是什么？理由是什么？
若鐵在高溫下能與水蒸汽反應(yīng)，根據(jù)所學(xué)知識(shí)預(yù)測產(chǎn)物。
鐵粉有還原性，被氧化，可能產(chǎn)生鐵的氧化物。
水作為氧化劑，被還原生成氫氣。
根據(jù)鈉和水的反應(yīng)，產(chǎn)物可能為氫氣和鐵的氫氧化物。
1
2
3
若有氫氣生成，如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證你的想法？
【學(xué)生活動(dòng)2】
請(qǐng)同學(xué)們利用常見的實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)一套鐵與水蒸氣反應(yīng)的裝置
水蒸氣發(fā)生裝置
鐵與水蒸氣反應(yīng)裝置
氫氣收集檢驗(yàn)裝置
試管底部放入濕棉花的作用
1
2
3
肥皂液的作用
先點(diǎn)燃哪一個(gè)酒精燈
加熱產(chǎn)生水蒸氣
先加熱濕棉花，再加熱鐵粉
產(chǎn)生氣泡，收集氫氣，便于
驗(yàn)證氫氣的生成。
任務(wù)四【鐵與水蒸氣反應(yīng)實(shí)驗(yàn)探究】
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：
產(chǎn)生了黑色的固體，聽到了爆鳴聲
反應(yīng)原理：
3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4H2
高溫
FeO Fe2O3 Fe3O4 Fe(OH)2 Fe(OH)3
顏色 黑色 紅棕色 黑色 白色 紅褐色
是否穩(wěn)定 受熱易氧化 易氧化
受熱是否分解 不分解 不分解 不分解 受熱分解 500 ℃
分解為Fe2O3
【小結(jié)】結(jié)合已學(xué)知識(shí)對(duì)比鈉、鐵與水反應(yīng)的條件和產(chǎn)物，我們可以得到金屬與水反應(yīng)的規(guī)律如下：
（強(qiáng)還原性）
同學(xué)們，再見教學(xué)設(shè)計(jì)
課程基本信息
學(xué)科 高中化學(xué) 年級(jí) 高一 學(xué)期 秋季
課題 鐵及其化合物
教科書 化學(xué)必修第一冊教材
教學(xué)目標(biāo)
結(jié)合真實(shí)情境中的應(yīng)用實(shí)例或通過實(shí)驗(yàn)探究，了解鐵的冶煉、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)。 能從物質(zhì)的類別、元素價(jià)態(tài)角度，依據(jù)復(fù)分解反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)原理，預(yù)測物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和變化，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行初步驗(yàn)證，并能分析、解釋有關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
教學(xué)內(nèi)容
教學(xué)重點(diǎn)： 鐵為變價(jià)金屬，與氧化性不同的氧化劑反應(yīng)后產(chǎn)物中鐵元素價(jià)態(tài)分析
2. 鐵與水蒸氣反應(yīng)實(shí)驗(yàn)探究
教學(xué)難點(diǎn)： 根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理分析物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)，預(yù)判反應(yīng)產(chǎn)物。
2. 設(shè)計(jì)鐵與水蒸氣反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝，驗(yàn)證產(chǎn)物，解釋現(xiàn)象。
教學(xué)過程
情境線問題線活動(dòng)線知識(shí)線素養(yǎng)線我國是基建強(qiáng)國，中國鋼鐵產(chǎn)量及占全國比重的數(shù)據(jù)1.了解人類使用鐵的歷史嗎？ 2.那人們是如何煉鐵的呢？ 3.工業(yè)煉鐵主要反應(yīng)是什么？1.回憶煉鐵高爐中的反應(yīng)和煉鐵原理 2.討論常見的還原劑鐵的存在及物理性質(zhì)文化自信、民族自豪感、愛國主義教育；科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任感生活中生銹的鐵制品，每年因鋼鐵腐蝕造成的損失，如何防止鋼鐵腐蝕鐵生銹發(fā)生了什么反應(yīng)？ 鐵單質(zhì)還能與哪些氧化劑反應(yīng)，產(chǎn)物分別是什么呢？ 鐵被氧化的過程中化合價(jià)的變化為什么會(huì)有這樣的異同？ 4.什么方法可以防銹？ 1.從氧化還原反應(yīng)角度分析鐵生銹的反應(yīng) 2.探討能把鐵氧化的氧化劑和反應(yīng) 3.完成表格中反應(yīng)方程式的書寫 4.總結(jié)鐵氧化為不同價(jià)態(tài)的原因規(guī)律 5.討論如何防止鋼鐵生銹鐵的化學(xué)性質(zhì)生態(tài)文明教育、節(jié)約意識(shí)；宏觀辨識(shí)與微觀探析；模型認(rèn)知；蒸汽發(fā)藍(lán)防銹工藝1.從理論上分析，鐵是否具備與水反應(yīng)的可能性？條件是什么，產(chǎn)物可能是什么？理由是什么？ 2.實(shí)驗(yàn)裝置各部分的作用是什么？ 3.黑色產(chǎn)物是什么？ 4.金屬與水反應(yīng)有什么規(guī)律？1.從理論上分析，鐵是否具備與水反應(yīng)的可能性、條件、產(chǎn)物 2.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝 3.分析實(shí)驗(yàn)裝置各部分的作用 4.預(yù)測黑色產(chǎn)物 成分 5.總結(jié)金屬和水反應(yīng)規(guī)律鐵與水蒸氣的反應(yīng)證據(jù)推理與模型認(rèn)知；創(chuàng)新意識(shí)
任務(wù)一：鐵的存在與冶煉 【情境】眾所周知，中國是一個(gè)基建強(qiáng)國。最近十幾年，橋梁，公路，鐵路，機(jī)場，鋪天蓋地的建設(shè)，讓祖國的面貌發(fā)生了翻天覆地的變化。上課前，請(qǐng)同學(xué)觀先來看一段視頻，感受一下中國速度。 【過渡】不論是橋梁、鐵路等大型基礎(chǔ)設(shè)施，還是醫(yī)院、學(xué)校等公益性項(xiàng)目，建設(shè)都離不開水泥、玻璃、鋼鐵等材料。其中鋼鐵是目前產(chǎn)量最大、使用最廣泛的金屬，2021年中國粗鋼產(chǎn)量高達(dá)10億噸以上，占據(jù)全球供給市場的半壁江山（展示我國粗鋼產(chǎn)量全球鋼鐵進(jìn)出口統(tǒng)計(jì)視圖片）。 【設(shè)問】同學(xué)們了解人類使用鐵的歷史嗎？ 【教師】早在公元前2500年人類就已發(fā)現(xiàn)并使用鐵，這種鐵，是來自外太空的隕鐵。而我國的冶鐵業(yè)可謂歷史悠久，早在春秋初年就已經(jīng)出現(xiàn)了鐵制品，戰(zhàn)國中期以后，鐵制工具在社會(huì)生產(chǎn)中發(fā)揮了巨大的作用。 【過渡】那人們是如何煉鐵的呢？ 【教師】鐵是地殼中含量較為豐富的元素，為4.75%，僅次于氧、硅、鋁。自然界中的鐵少部分以單質(zhì)（隕鐵）形態(tài)存在，大部分都是以+2、+3化合態(tài)的形式存在于鐵礦石中，把鐵從鐵礦石中提煉出來即為煉鐵。同學(xué)們還記得現(xiàn)代煉鐵工業(yè)中煉鐵高爐內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)嘛？ 【設(shè)問】同學(xué)們知道還能使用哪些還原劑把鐵從鐵礦石中還原出來嗎？常見的還原劑有哪些？ 任務(wù)二：鐵的物理性質(zhì) 【教師】因?yàn)槭褂昧舜罅拷固浚郀t煉鐵得到的產(chǎn)品為碳含量較高的鐵碳合金——生鐵，經(jīng)提煉后可得到較純凈鐵。 【設(shè)問】鐵單質(zhì)具有什么樣的物理性質(zhì)呢？ 【教師】（展示圖片）鐵制品在生活中隨處可見，生活經(jīng)驗(yàn)也告訴我們，若保存不當(dāng)，鐵制品易生銹。 任務(wù)三：鐵的化學(xué)性質(zhì) 【教師】每1.5分鐘，全球就有2噸鋼鐵被腐蝕成鐵銹。全世界每年因金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟(jì)損失約占生產(chǎn)總值的3%-4%（展示圖片）。是臺(tái)風(fēng)、地震、干旱、洪水等各種自然災(zāi)害的4-6倍。 【設(shè)問】同學(xué)們，鐵在潮濕的空氣中生銹屬于什么化學(xué)反應(yīng)？ 【教師】鐵在該過程中化合價(jià)升高，作還原劑，被氧化，反應(yīng)發(fā)生需要加入氧化劑。 【教師】初中我們還學(xué)過鐵在純凈的氧氣中點(diǎn)燃，反應(yīng)劇烈，火星四濺，鐵被氧化為四氧化三鐵。 【設(shè)問】請(qǐng)同學(xué)們回憶，鐵單質(zhì)還能與哪些氧化劑反應(yīng)，產(chǎn)物分別是什么呢？ 【學(xué)生活動(dòng)】完成表格中的反應(yīng)方程式書寫。 【設(shè)問】鐵被氧化的過程中化合價(jià)的變化為什么會(huì)有這樣的異同？ 【小結(jié)】鐵具有較強(qiáng)的還原性，能被弱氧化劑氧化成+2鐵的化合物，被強(qiáng)氧化劑氧化為+3價(jià)的鐵的化合物，是一種非常典型的變價(jià)金屬。 任務(wù)四：鐵與水蒸氣反應(yīng)實(shí)驗(yàn) 【設(shè)問】根據(jù)鐵生銹的原理，同學(xué)們知道應(yīng)該采取什么措施防止鐵生銹嗎？ 【教師】除了這些方法以外，還有一種特別的防銹方法——發(fā)藍(lán)。 【PPT展示】資料卡：發(fā)藍(lán)是指在較高溫度下通過水蒸氣在鋼鐵表面生成一層致密的氧化膜，經(jīng)過發(fā)藍(lán)處理后的鋼鐵的耐腐蝕有很大提高。這口鐵鍋采用的就是發(fā)藍(lán)防銹的工藝。 【設(shè)問】從理論上分析，鐵是否具備與水反應(yīng)的可能性？發(fā)生反應(yīng)的條件是什么，產(chǎn)物可能是什么？ 【追問】若有氫氣生成，如何驗(yàn)證？ 【學(xué)生活動(dòng)】設(shè)計(jì)鐵與水蒸氣反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置。 【設(shè)問】同學(xué)們，教材裝置各部分的作用分別是什么呢？ 【演示實(shí)驗(yàn)】接下里請(qǐng)同學(xué)們觀看演示實(shí)驗(yàn)。 【設(shè)問】這說明鐵確實(shí)可以和水蒸氣反應(yīng)，生成了氫氣，那黑色的固體可能是什么呢？請(qǐng)同學(xué)們一起來分析。 【教師】于是我們得到，鐵與水蒸氣的反應(yīng)原理。 【小結(jié)】結(jié)合已學(xué)知識(shí)對(duì)比鈉、鐵與水反應(yīng)的條件和產(chǎn)物，我們可以得到金屬與水反應(yīng)的規(guī)律如下：K、Ca、Na與冷水劇烈反應(yīng)，生成堿和氫氣；Mg、Al和熱水反應(yīng)反應(yīng)，同樣生成堿和氫氣；鋅、鐵、錫、鉛高溫下可以與水蒸氣反應(yīng)，生成氧化物和氫氣；銅及金屬性活動(dòng)性排在銅后面的金屬不與水反應(yīng)。 【總結(jié)】同學(xué)們，今天我們了解了鋼鐵在生產(chǎn)生活中的重要地位，知道鐵的存在形式及冶煉。
學(xué)習(xí)了鐵單質(zhì)的物理性質(zhì)，探討了鐵的化學(xué)性質(zhì)。

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