資源簡(jiǎn)介

基于“價(jià)—類”觀的教學(xué)設(shè)計(jì)
-----以《鐵的氧化物和氫氧化物》為例
教材分析
本課是教材第三章第一節(jié)第二課時(shí)的內(nèi)容，是教材中繼鐵單質(zhì)后對(duì)于鐵的化合物知識(shí)的介紹，本課主要介紹了鐵的氧化物、鐵的氫氧化物，重點(diǎn)是鐵的氧化物和氫氧化物的性質(zhì)和用途，難點(diǎn)是鐵的氫氧化物的制備。為了更好激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深學(xué)生對(duì)于鐵的化合物的理解，本節(jié)課選擇從生活中常見(jiàn)的鐵銹入手，由鐵的單質(zhì)過(guò)渡到鐵的氧化物，再?gòu)幕蟽r(jià)的角度分析鐵的氫氧化物，層層遞進(jìn)，由淺入深，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)的同時(shí)體會(huì)化學(xué)在生活中的作用，建立化合價(jià)、物質(zhì)類別、物質(zhì)性質(zhì)之間的聯(lián)系，為下節(jié)課學(xué)習(xí)鐵鹽、亞鐵鹽奠定基礎(chǔ)。
學(xué)情分析
學(xué)生在初中簡(jiǎn)單的了解過(guò)鐵的氧化物和氫氧化物的性質(zhì)，對(duì)鐵銹的成分、鐵的氧化物和氫氧化物與酸反應(yīng)的性質(zhì)已經(jīng)有了初步的了解，本節(jié)課在基于學(xué)生已有的認(rèn)識(shí)水平上，進(jìn)一步學(xué)習(xí)鐵的氧化物和氫氧化物具有的性質(zhì)以及氫氧化物的制備方法。
教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)
教學(xué)目標(biāo)：
1、通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，掌握鐵的氧化物和氫氧化物的主要性質(zhì)，了解鐵的氧化物的用途。
2、會(huì)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)制備氫氧化亞鐵，增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)探究和創(chuàng)新意識(shí)。
核心素養(yǎng)：
1、通過(guò)鐵的化合物的性質(zhì)與用途的學(xué)習(xí)，使學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)化學(xué)在促進(jìn)社會(huì)發(fā)展、改善人類的生活條件等方面所起到的重要作用，提高學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，增強(qiáng)學(xué)好化學(xué)，服務(wù)社會(huì)的責(zé)任感和使命感。
2、通過(guò)對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察進(jìn)行適度的推理，建立證據(jù)意識(shí)，能基于證據(jù)對(duì)物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)及其變化提出可能的假設(shè)，通過(guò)分析推理加以證實(shí)。
四、教學(xué)重難點(diǎn)
重點(diǎn)：鐵的氧化物、氫氧化物的性質(zhì)
難點(diǎn)：氫氧化亞鐵的制備
五、教學(xué)過(guò)程
【引入】學(xué)習(xí)了鐵單質(zhì)的性質(zhì)，你知道鐵銹的主要成分是什么？自然界中鐵器上的鐵銹是怎么形成的？
【教師】鐵的化合物中，鐵的主要化合價(jià)有？
【學(xué)生回答】+2、+3價(jià)（板書(shū)）
【教師】從化合價(jià)的角度分析，鐵元素的氧化物有哪些？
【學(xué)生回答】FeO、Fe2O3、Fe3O4（板書(shū)）
【設(shè)問(wèn)】氧化亞鐵中鐵是+2價(jià)，氧化鐵中鐵是+3價(jià)，四氧化三鐵中鐵元素的化合價(jià)是多少？
【學(xué)生回答】既有+2價(jià)也有+3價(jià)。
【教師】Fe3O4可以看做是FeO和Fe2O3的復(fù)合物，是純凈物。
【過(guò)渡】初中學(xué)習(xí)過(guò)，鐵銹的主要成分是Fe2O3，鐵銹是紅色的，F(xiàn)e2O3是什么顏色呢？【圖片展示】
【教師】從這些圖片中可以總結(jié)出這三種氧化物的顏色和狀態(tài)，下面請(qǐng)同學(xué)來(lái)說(shuō)說(shuō)自己的看法。
【學(xué)生回答】Fe2O3是紅棕色粉末，F(xiàn)eO是黑色粉末，F(xiàn)e3O4是黑色晶體。
【教師】Fe2O3是紅棕色粉末，所以俗稱鐵紅，F(xiàn)e3O4是一種具有磁性的氧化物，俗稱磁性氧化鐵。
【過(guò)渡】杜甫詩(shī)云：“朱門(mén)酒肉臭，路有凍死骨”。這里的“朱門(mén)”從顏色來(lái)說(shuō)指的是紅色的門(mén)，門(mén)紅色的原因是上面涂了漆，漆里面加入了一種鐵的氧化物，同學(xué)們猜猜加入的是哪種鐵的氧化物
【學(xué)生回答】氧化鐵
【教師】氧化鐵除了作為油漆和涂料，它還是赤鐵礦的主要成分，是冶鐵原料。既然氧化鐵可以作為油漆涂在墻上和門(mén)上，它的穩(wěn)定性和溶解性是怎樣的呢？
【學(xué)生回答】氧化鐵難溶于水，從化合價(jià)的角度看，在空氣中能穩(wěn)定存在。
【教師】打印機(jī)或復(fù)印機(jī)是辦公室常見(jiàn)的辦公用品，在使用時(shí)要在墨盒中加入墨粉，墨粉的主要成分是一種具有磁性的氧化物，這種氧化物是？
【學(xué)生回答】四氧化三鐵
【教師】四氧化三鐵作為墨粉被使用，它的穩(wěn)定性和溶解性是怎樣的呢？
【學(xué)生回答】四氧化三鐵難溶于水，在空氣中能穩(wěn)定存在。
【教師】從化合價(jià)的角度分析，氧化亞鐵在空氣中的穩(wěn)定性如何呢？
【學(xué)生回答】氧化亞鐵中鐵元素是+2價(jià)，易被空氣中的氧氣氧化，所以氧化亞鐵不穩(wěn)定。
【教師】氧化亞鐵在空氣中受熱很容易被氧化成四氧化三鐵。
【教師】學(xué)習(xí)了三種鐵的氧化物的性質(zhì)，下面請(qǐng)同學(xué)門(mén)歸納總結(jié)這三種氧化物的性質(zhì)和用途。
【投影】展示三種鐵的氧化物的性質(zhì)和用途的表格。
色態(tài) 俗稱 溶解性 穩(wěn)定性 用途
Fe2O3 紅棕色粉末 鐵紅 難溶于水 穩(wěn)定 油漆和涂料 煉鐵原料
FeO 黑色粉末 —— 難溶于水 不穩(wěn)定 ——
Fe3O4 黑色晶體 磁性氧化鐵 難溶于水 穩(wěn)定 打印機(jī)或復(fù)印機(jī)的墨粉
【過(guò)渡】前面學(xué)習(xí)了氧化物的分類方法，按照組成元素及性質(zhì)鐵的三種氧化物可以怎樣分類呢？
【教師】按元素組成分類，F(xiàn)eO、Fe2O3、Fe3O4屬于什么氧化物？
【學(xué)生回答】金屬氧化物
【教師】金屬氧化物一般情況下可以和酸反應(yīng)生成鹽和水，下面同學(xué)們自己寫(xiě)出FeO、Fe2O3和鹽酸反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式和離子反應(yīng)方程式。
【學(xué)生活動(dòng)】 FeO+2H+==Fe2++H2O Fe2O3+6H+==2Fe3++3H2O
【教師】不管是氧化鐵還是氧化亞鐵和水反應(yīng)都生成了一種鹽和水，從性質(zhì)的角度分，這樣的氧化物屬于？
【學(xué)生回答】堿性氧化物
【教師】那四氧化三鐵是不是堿性氧化物呢？
【教師】四氧化三鐵可以看成是氧化鐵和氧化亞鐵，四氧化三鐵和鹽酸反應(yīng)就可以看成是氧化鐵和氧化亞鐵與鹽酸反應(yīng)之和，同學(xué)們自己將氧化鐵和氧化亞鐵與鹽酸反應(yīng)的離子方程式相加，寫(xiě)出四氧化三鐵和鹽酸反應(yīng)的離子方程式。
【學(xué)生活動(dòng)】 Fe3O4+8H+==2Fe3++Fe2++4H2O
【提問(wèn)】四氧化三鐵是堿性氧化物嗎？為什么？
【學(xué)生回答】不是，堿性氧化物是和酸反應(yīng)生成一種鹽和水，四氧化三鐵和酸反應(yīng)生成了兩種鹽。
【教師】四氧化三鐵不是堿性氧化物，而是一種復(fù)雜氧化物。
【過(guò)渡】從化合價(jià)的角度分析，鐵的氧化物有三種，那么從化合價(jià)的分析，鐵的氫氧化物有哪些呢？
【學(xué)生回答】氫氧化亞鐵、氫氧化鐵 （板書(shū)）
【教師】如何制備這兩種氫氧化物呢？我們前面學(xué)習(xí)了氧化鈉和氧化鈣可以與水反應(yīng)生成對(duì)應(yīng)的堿，那是否可以用FeO、Fe2O3與水反應(yīng)來(lái)制取Fe(OH)2 和Fe(OH)3？
【學(xué)生回答】不可以，F(xiàn)eO、Fe2O3難溶于水。
【教師】那再有其他方法嗎
【學(xué)生回答】鹽和堿反應(yīng)可以生成新的鹽和堿。
【教師】那常見(jiàn)的鐵鹽、亞鐵鹽和堿有哪些呢？
【學(xué)生回答】常見(jiàn)的鐵鹽有氯化鐵、硫酸鐵， 亞鐵鹽有氯化亞鐵和硫酸亞鐵，堿有氫氧化鈉和氫氧化鉀。
【教師】我們本次實(shí)驗(yàn)選擇的試劑是氯化鐵溶液、硫酸亞鐵溶液和氫氧化鈉溶液。
現(xiàn)在每個(gè)小組都有一組實(shí)驗(yàn)藥品，請(qǐng)大家根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)藥品，分別制備出一份氫氧化鐵和氫氧化亞鐵。一個(gè)同學(xué)做實(shí)驗(yàn)，其他同學(xué)做好實(shí)驗(yàn)記錄，將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄在表格中，并寫(xiě)出制備原理。（5min）
【教師】時(shí)間到了，哪一組來(lái)展示一下你們小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
【學(xué)生回答】制備氫氧化鐵的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:產(chǎn)生紅褐色沉淀，原理是Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓
制備氫氧化亞鐵的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是：先生成白色沉淀，白色沉淀中出現(xiàn)了灰綠色，原理是Fe2++2OH-==Fe(OH)2↓。
【教師】大家把裝有氫氧化亞鐵的試管搖一搖，讓灰綠色的沉淀粘在試管壁上，然后放在旁邊思考，氫氧化亞鐵原本是什么顏色？為什么在FeSO4溶液中加入NaOH溶液時(shí)，生成的白色沉淀變成灰綠色呢？從價(jià)態(tài)角度分析，氫氧化亞鐵具有什么樣的性質(zhì)呢？
【學(xué)生回答】氫氧化亞鐵原本是白色，氫氧化亞鐵中鐵是+2價(jià)，處于鐵的中間價(jià)態(tài)，既有氧化性又有還原性。
【提問(wèn)】在空氣中氫氧化亞鐵表現(xiàn)什么性質(zhì)？
【學(xué)生回答】空氣中有氧氣，氧氣表現(xiàn)氧化性，氫氧化亞鐵表現(xiàn)出還原性，被氧化。
【教師】現(xiàn)在看粘在試管壁上的灰綠色沉淀有什么變化呢？
【學(xué)生回答】出現(xiàn)了紅褐色。
【教師】生成的白色的氫氧化亞鐵變成了灰綠色最后變成了紅褐色，說(shuō)明氫氧化亞鐵被空氣中的氧氣氧化成了氫氧化鐵。 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3(紅褐色)
【教師】如何防止生成的氫氧化亞鐵被氧化呢？關(guān)鍵是什么？
【學(xué)生回答】隔絕氧氣（空氣）
【教師】這是經(jīng)過(guò)改進(jìn)的裝置，下面我來(lái)制備氫氧化亞鐵，同學(xué)們仔細(xì)觀察老師的操作和你們制備氫氧化亞鐵時(shí)的操作有什么不同。
演示實(shí)驗(yàn)：氫氧化亞鐵的制備。
（油封、裝氫氧化鈉溶液的滴管下端深入到硫酸亞鐵溶液的液面以下）
【教師】我們平時(shí)使用膠頭滴管時(shí)要豎直懸空在試管的正上方，膠頭滴管
的下端不能伸入試管中，這個(gè)實(shí)驗(yàn)中為什么將滴管伸入FeSO4溶液的液面以下？
【學(xué)生回答】防止NaOH溶液滴落過(guò)程中接觸空氣。
【教師】植物油的作用是什么？
【學(xué)生回答】防止FeSO4溶液與空氣接觸而被氧化。
【教師】這樣操作制備的氫氧化亞鐵就不會(huì)被氧化了嗎？大家看我剛才制備出來(lái)的氫氧化亞鐵還是變成了灰綠色，說(shuō)明氫氧化亞鐵還是被氧化了，為什么呢？哪些地方的氧氣還是我們沒(méi)有考慮到的呢？
【學(xué)生回答】溶液中可以溶解少量的氧氣。
【教師】那如何除去溶液當(dāng)中的氧氣呢？從化合價(jià)的角度分析，應(yīng)該選擇新制的FeSO4溶液還是久置的FeSO4溶液，為什么？
【學(xué)生回答】新制的，F(xiàn)eSO4溶液在空氣中很容易被氧化。
【教師】配制NaOH溶液和FeSO4溶液的蒸餾水要煮沸并迅速冷卻，這樣做的目的是什么？
【學(xué)生回答】除去溶解在蒸餾水中的氧氣。
【教師】那根據(jù)我們的分析，氧化氫氧化亞鐵的氧氣主要來(lái)自兩部分，空氣中的氧氣和溶液中的氧氣，要制備出純凈的氫氧化亞鐵就要對(duì)裝置再進(jìn)行改進(jìn)。
【投影】再次改進(jìn)過(guò)的裝置。
【學(xué)生活動(dòng)】下面同學(xué)們小組之間進(jìn)行討論，該裝置要如何操作才能制備出純凈的氫氧化亞鐵，討論的過(guò)程中回答這樣幾個(gè)問(wèn)題。（4min）
思考1：A試管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是？
思考2：實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，應(yīng)先（ ）（填“打開(kāi)”或“關(guān)閉”）止水夾a，為什么？
思考3：FeSO4溶液如何進(jìn)入到NaOH溶液中？
【教師】時(shí)間到，哪個(gè)小組分享一下你們組討論的結(jié)果。
【學(xué)生回答】思考1：Fe+H2SO4 = FeSO4+H2
思考2：打開(kāi)，利用生成的氫氣排出A、B兩支試管中的空氣。
思考3：產(chǎn)生的氫氣使A試管中的壓強(qiáng)增大，F(xiàn)eSO4溶液被壓入B試管中。
【教師】該裝置要如何操作才能制備出純凈的氫氧化亞鐵呢？
【學(xué)生回答】實(shí)驗(yàn)開(kāi)始，先打開(kāi)止水夾a，反應(yīng)一段時(shí)間后，檢驗(yàn)試管B出口處排出的氫氣的純度。當(dāng)排出的H2純凈時(shí)，夾緊止水夾a，生成的FeSO4溶液就會(huì)被壓入B試管中與NaOH溶液反應(yīng)生成氫氧化亞鐵。
【教師】非常好！氫氧化亞鐵的制備就討論到這里，有些同學(xué)可能還有更好的方案，我們課下繼續(xù)討論。現(xiàn)在大家根據(jù)剛才所學(xué)內(nèi)容以及熟知的堿的性質(zhì)，歸納總結(jié)兩種氫氧化物的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，完成表格。（2min）
【學(xué)生活動(dòng)】
鐵的氫氧化物 氫氧化鐵 氫氧化亞鐵
化學(xué)式 Fe(OH)3 Fe(OH)2
色、態(tài) 紅褐色固體 白色固體
水溶性 難溶于水
與鹽酸反應(yīng)離子方程式 Fe(OH)3+3H+ ==Fe3+ +3H2O Fe(OH)2 + 2H+ =Fe2+ + 2H2O
穩(wěn)定性 2Fe(OH)3 ==Fe2O3 + 3H2O 4Fe(OH)2+ O2 +2H2O==4Fe(OH)3
轉(zhuǎn)化關(guān)系 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
【教師】從類別看，它們都屬于堿，都可以和酸反應(yīng)生成鹽和水，難溶性堿的穩(wěn)定性一般都較差，在加熱條件下可以分解生成對(duì)應(yīng)的氧化物和水。
【教師】最后，我們用本節(jié)課所學(xué)知識(shí)來(lái)解釋一下鐵銹形成的過(guò)程并寫(xiě)出反應(yīng)方程式。
【教師】初中學(xué)習(xí)過(guò)，鐵生銹要接觸空氣，鐵在空氣中會(huì)與空氣中的水蒸氣和氧氣發(fā)生反應(yīng)生成Fe(OH)2，F(xiàn)e(OH)2在空氣中能穩(wěn)定存在嗎？寫(xiě)出不能穩(wěn)定存在的化學(xué)反應(yīng)方程式。
【學(xué)生回答】4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3
【教師】Fe(OH)3是難溶性堿，會(huì)分解成對(duì)應(yīng)的氧化物和水，寫(xiě)出反應(yīng)方程式。
【學(xué)生回答】2Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O
【教師】鐵銹的主要成分就是Fe2O3
【課堂小結(jié)】本節(jié)課的最后我們一起來(lái)總結(jié)一下學(xué)習(xí)的內(nèi)容。
六、板書(shū)設(shè)計(jì)
七、教學(xué)反思
本節(jié)課的設(shè)計(jì)基于“價(jià)—類—性”三維圖。在學(xué)習(xí)鐵的氧化物時(shí)，從化合物中鐵的化合價(jià)出發(fā)，分析鐵的氧化物的種類，進(jìn)而過(guò)渡到鐵的氧化物的性質(zhì)和用途。利用性質(zhì)和用途可以互推的方式來(lái)學(xué)習(xí)該知識(shí)點(diǎn)，充分體現(xiàn)了化學(xué)與生活之間密不可分的理念。以前面學(xué)習(xí)的氧化物的分類方式來(lái)學(xué)習(xí)鐵的氧化物的化學(xué)性質(zhì)，既體現(xiàn)了物質(zhì)類別與物質(zhì)性質(zhì)之間的關(guān)系，又復(fù)習(xí)了前面學(xué)習(xí)到的堿性氧化物的知識(shí)，有利于建立知識(shí)點(diǎn)間的聯(lián)系。
在學(xué)習(xí)氫氧化物的制備時(shí)，以前面學(xué)習(xí)過(guò)的堿性氧化物的性質(zhì)和堿的性質(zhì)為出發(fā)點(diǎn)，由學(xué)生自己討論得出制備兩種氫氧化物所需要的試劑，有利于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)運(yùn)用知識(shí)的能力。從化合價(jià)角度分析氫氧化亞鐵變質(zhì)的原因，再以問(wèn)題為導(dǎo)向逐步推導(dǎo)出制備氫氧化亞鐵的改進(jìn)裝置，由淺入深，層層遞進(jìn)，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。最后再以“價(jià)—類”二維圖的形式總結(jié)，整合本節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)，體現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)間的聯(lián)系，為下節(jié)課鐵鹽、亞鐵鹽的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)

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