新教材人教版高中化学必修第一册第三章铁金属材料 教案教学设计

第三章铁金属材料教案
1.1铁及其氧化物 ........................................................................................................... - 1 -
1.2铁及其化合物 ........................................................................................................... - 3 -
2.1合金 ........................................................................................................................... - 5 -
2.2物质的量在化学方程式计算中的应用.................................................................... - 7 -
1.1铁及其氧化物
【教学目标】
1.认识铁元素在自然界中的存在形态及铁的冶炼历史。

2.从氧化还原反应角度认识铁与氧化剂反应的产物；认识铁与水蒸气反应的条件及生成物的确定方法。

【教学重难点】
铁与水蒸气的反应
【教学过程】
1.新课导入
[情境]我国的劳动人民在春秋时期就会冶铁，比欧洲早近2000年，并且我国铁矿石的储量居世界第一，从1996年开始我国年钢产量连续超1亿吨，位居世界首位。

经过技术改革，现代高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂(石灰石)，从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。

在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。

[教师活动]请学生写出上述反应。

2.新课讲授
第一节铁及其化合物
[板书]1.铁及铁的氧化物
[复习巩固]请学生阅读教材，掌握铁元素及其存在并填空。

[师]铁有哪些化学性质，请同学归纳铁的化合价的变化规律。

[学生活动]学生概括归纳铁的化学性质。

[设计意图]锻炼学生对所学知识的归纳整理能力。

[教师活动]回忆初中学过的有关铁的物理性质。

[投影]物理性质：银白色光泽、密度大，熔沸点高，延展性、导电性、导热性较好，能被磁铁吸引。

[师]铁的化学性质比较活泼，能与许多物质发生反应。

当铁与弱氧化剂反应时，只能失去最外层上2个电子形成Fe2+，当跟强氧化剂反应时，铁原子则失去3个电子生成Fe3+。

[学生活动]请学生写出Fe与非氧化性酸反应（HCl）、与盐溶液反应（CuSO4、AgNO3）、与非金属单质反应（Cl2、O2、S）的方程式。

[思考讨论]1.铁丝放入CuSO4溶液、AgNO3溶液中反应的现象分别是什么？2.一般活泼金属可将不活泼的金属能从它的盐溶液中置换出来。

Na、K是否具有此性质？
[学生活动]小组讨论，并回答。

1.提示：铁丝放入CuSO4溶液中，铁丝的表面附着一层红色物质，溶液由蓝色变为浅绿色。

铁丝放入AgNO3溶液中，铁丝的表面附着一层银白色物质，溶液由无色变为浅绿色。

2.提示:Na、K等能与冷水发生剧烈反应，遇盐溶液时与水发生置换反应。

[过渡]在钢铁厂的生产中，炽热的铁水或钢水注入磨具前，模具必须进行充分的干燥处理，这是为什么？写出反应原理。

[学生活动]思考，写出方程式，并回答：常温条件下，铁与水不发生反应；在高温条件下，铁与水蒸气反应。

[教师活动]请学生设计一个简单的实验装置，探究铁与水蒸气的反应。

[学生活动]从水蒸气的发生装置、水蒸气与铁粉的反应装置、产物的收集装置考虑设计实验装置。

[强调]讲解实验的注意事项。

[总结]金属与水反应的规律。

[过渡]"朱门酒肉臭，路有冻死骨"，出自杜甫的《自京赴奉先县咏怀五百字》，意思是贵族人家里飘出酒肉的香味，穷人们却在街头因冻饿而死。

“朱门”指的是什么？
[学生活动]回答。

[教师活动]从组成角度、价态角度认识铁的氧化物，认识氧化亚铁、氧化铁、四氧化三铁的颜色、状态、水溶性、性质。

3.课堂小结
[师]本节课学习了铁及其氧化物的相关知识，重点掌握铁与水蒸气的反应并完成课下作业。

4.板书
3.1.1铁及其氧化物
铁与水蒸气的反应
23423Fe+4H O Fe O +4H （g)高温
Fe 、FeO 、Fe 2O 3、Fe 3O 4
1.2铁及其化合物
【教学目标】
1.从分类的角度学习铁的氢氧化物的性质。

2.分析并掌握Fe 2+与Fe 3+相互转化原理、Fe 2+和Fe 3+
的检验方法。

3.了解铁及其化合物之间的转化关系。

【教学重难点】
铁的氢氧化物的性质、铁及其化合物间的转化
【教学过程】
1.新课导入
[情境]铁是人体必要的微量元素中含量最多的一种（4~5克），缺铁性贫血已成为仅次于结核病的全球患病率最高，耗资最大的公共卫生问题。

那铁元素在人体中又是以什么形式存在呢？
[学生活动]学生思考并回答：以Fe 2+ 的形式存在。

[师]缺铁性贫血的患者需服用补血剂，如常见的补血药物硫酸亚铁片。

[展示]展示一瓶硫酸亚铁片及说明书。

[学生活动]阅读说明书，获取硫酸亚铁的有关信息：除去糖衣后显淡蓝绿色，水溶液显绿色。

[设计意图]设置生活情境，引导学生通过阅读常见补血药物硫酸亚铁片及说明书，认识亚铁盐的性质。

2.新课讲授
[教师活动]指导学生进行实验：取除去包衣后的硫酸亚铁片，研碎后置于试管中，另取试管加入FeCl 3溶液，分别在两只试管中加入少量的NaOH 溶液。

[学生活动]观察现象，形成结论，写出离子反应方程式。

[思考讨论]强氧化亚铁实际是白色的固体，为什么在实验中几乎观察不到白色，而最终沉淀又变成了红褐色呢？
[学生活动]学生思考，回答：强氧化亚铁不稳定，在空气中易被氧化。

[追问]欲制取Fe(OH)2应该注意什么问题？实验时如何操作？
[学生活动]思考并回答。

[总结]1、Fe2+极易被氧化，所以FeSO4溶液要现配现用。

2、为了防止Fe2+被氧化，配制FeSO4溶液所用的蒸馏水和制备Fe(OH)2所用的NaOH溶液都要煮沸，尽可能除去O2。

3、为了防止滴加NaOH溶液时带入空气，可将吸有NaOH溶液的长滴管伸入FeSO4溶液的液面下，再挤出NaOH溶液。

4、为防止Fe2+被氧化，还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量的煤油或苯等有机物，以隔绝空气。

[教师活动]演示Fe(OH)2的制备。

[学生活动]观察、交流，感知Fe(OH)2的还原性，写出Fe(OH)2被空气中氧气氧化的化学方程式。

[投影]氢氧化铁和氢氧化亚铁的性质。

[教师活动]引导学生鉴别铁盐和亚铁盐，使学生掌握Fe3+和Fe2+的检验方法。

[实验设计]根据铁盐及亚铁盐的性质设计实验，实验Fe2+和Fe3+的相互转化，并证明。

[设计思路]
(1)FeCl2溶液、FeCl3溶液、KSCN溶液
(2)新制氯水、酸性KMnO4溶液、H2O2溶液
(3)铁粉、铜粉、Vc
[学生活动]学生根据所提供的药品进行实验，观察现象。

[思考]实验室配制的FeCl2或FeSO4溶液时，如何防止溶液变质？
[学生活动]学生思考并回答：通常还要往溶液中加入Fe粉，防止Fe2+被氧化成Fe3+。

[兴趣实验]利用覆铜板制作图案。

3.课堂小结
[教师活动]帮助学生自主形成对Fe2+、Fe3+的整体认识，构建较为完整的知识体系，巩固通过物质类别和化合价认识铁及其化合物间的转化关系。

4.板书
3.2.2铁的氢氧化物、铁盐、亚铁盐
一、铁的氢氧化物
▷重难点剖析1 氢氧化亚铁和氢氧化铁的对比
二、铁盐和亚铁盐
Fe3+的检验
Fe2+的检验
Fe2+和Fe3+的转化
▷重难点剖析2 铁及其化合物间的转化
2.1合金
【教学目标】
1.了解金属材料组成、性能及应用。

2.认识铁合金的类型、常见铁合金的组成、性能及用途。

3.认识铝及氧化铝的化学性质，了解铝合金的特性、用途。

4.了解新型合金的类型及性能。

【教学重难点】
合金的性质和用途、铝的化学性质
【教学过程】
1.新课导入
[师]青铜器时代，人们大量地烧制陶瓷的实践中，熟练地掌握了高温加工技术，利用这种技术来烧炼矿石，逐渐冶炼出铜及其哈金青铜，这是人类历史上最早出现的金属材料。

金属材料在一个国家的国民经济中占有举足轻重的地位。

这节课我们就来学习金属材料。

2.新课讲授
[师]金属材料包括纯金属和合金。

什么是合金？
[投影]合金是由两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成的，具有金属特性的混合物。

[师]合金的形成改变了金属的内部结构，使合金的性能与纯金属有很大的差异。

[投影]展示纯金属与合金的结构。

[学生活动]预习教材，找出合金的性质。

[设计意图]帮助学生更好地理解合金硬度变大的原因，同时促进学生宏观辨识与微观探析素养的形成。

[师]早在公元前1500年，人类就会使用铁器。

目前钢是使用范围最广、用量最大的铁碳合金。

分为碳素钢和合金钢。

其中碳素钢又根据含碳量的高低分为中碳钢、低碳钢、高碳钢，合金钢根据加入的金属元素不同分为不锈钢、锰硅钢、高速钢等。

[过渡]由于各成分以及成分的含量不同，它们的性能和用途也各不相同。

[师]低碳钢主要用于制钢板、钢丝、钢管，中碳钢主要用于钢轨、车轮、建材；高碳钢主要用于制器械、刀具、弹簧等。

不锈钢耐腐蚀性强，主要用于餐具、装修材料、医疗器械等。

[过渡]铝制饮料罐在饮料业的发展中起到了举足轻重的作用，至今仍被广泛使用，但食入铝很可能造成老年痴呆，危害人类健康。

金属材料给我们带来便利的同时也产生了一些负面影响，比如有人觉得铝制饮料罐应该停止使用，你觉得是否该停止使用铝制易拉罐？
[主题辩论]是否停止使用铝制易拉罐？
[学生活动]从铝的性质、储量、环保、回收处理，是否方便，以及相关产业的从业人员等多方便考虑。

[教师引导]正方主要从对健康和环境不利等方面阐述观点，涉及铝的物质、化学性质。

反方则从铝的使用方便、易回收、成本低、受消费者欢迎等多角度进行反驳。

[设计意图]通过让学生课前查找相关资料，组织课堂辩论会，培养学生自主学习的能力。

[设疑]用坩埚钳夹住一小块刚用酸处理过的铝箔,在酒精灯上加热至熔化,发现熔化的铝并不滴落。

这是为什么？
[生]铝和氧气反应生成氧化铝，表面产生一层氧化膜阻碍反应进行，熔化而不滴落，说明氧化铝的熔点比铝高。

[教师活动]通过让学生对比打磨过的铝条与未打磨过的铝条分别与同浓度、同体积的NaOH溶液反应产生气泡的速率、体系温度变化等宏观现象的差异，引发对反应本质的更深层次的思考，实现深度学习。

[学生活动]思考，写出离子方程式。

[设疑]在日常生活中，能否用铝制餐具蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物？为什么？
[生]不能，因为氧化铝和铝都能与酸、碱反应。

[教师活动]介绍铝合金。

[过渡]除常见合金外，目前还有大量的新型合金，例如钛合金、储氢合金、形状记忆合金、耐热合金。

[师]金属材料的发展面临前所未有的压力。

一方面，新型高分子材料、新型陶瓷材料的崛起，从性能到应用等许多方面和传统的金属材料不向上下，加上原料丰富、价格便宜，其产量正以惊人的速度增长。

另一方面，金属材料经近百年的大力开发，某些主要的金属矿产资源日渐紧张。

[学生活动]从资源、能源和环境等方面考虑，金属材料的发展确实面临巨大的挑战，让学生了解化学工作者的重要职责及社会发展所做出的巨大贡献。

[设计意图]激发学生热爱化学、投身化学、贡献社会的情感，渗透职业生涯规划教育。

3.课堂小结
[师]金属材料的发展史是人类材料发展史的重要组成部分，通过本节课的学习，我们了解了金属的性质、金属的发展史以及合金的定义、性质及分类、也学会了不同角度来看待金属材料。

请大家以我国稀土金属资源的开发和利用为主题，结合教材中的“科学•技术•社会”栏目内容完成一篇小论文。

[设计意图]在进一步了解稀土金属重要性的基础上，关注与环境保护、资源开发等有关的社会热点问题，培养学生的社会责任感。

4.板书
3.2.1合金
金属材料：合金和纯金属。

三、合金的定义及性能
四、铁合金
五、铝和铝合金
六、新型合金
2.2物质的量在化学方程式计算中的应用
【教学目标】
1.复习回顾有关物质的量n与微粒数N、物质的质量m、气体体积V、溶液浓度c间的计算公式,巩固以物质的量为中心的各物理量之间的换算方法。

2.掌握物质的量在化学方程式计算中的应用。

【教学重难点】
物质的量在化学方程式计算中的应用
【教学过程】
1.新课导入
[师]有关化学方程式的计算，我们在初中就已经很熟悉了，知道化学反应中各反应物和生成物的质量之间存在一定关系，通过前面的学习，我们又知道构成物质的粒子与物质的量之间可用物质的量做桥梁联系起来。

既然化学反应中各物质的质量之间符合一定的关系，那么，化学反应中构成各物质的粒子数之间、物质的量之间是否也遵循一定的关系呢？能不能把物质的量也应用于化学方程式的计算呢？
2.新课讲授
[师]我们先来回想一下物质的量与其他物质的量之间的关系。

[投影]
[学生活动]思考，并填空。

[师]我们知道物质之间发生化学反应是按一定微观粒子数目关系进行的，化学方程式可以明确表示化学反应中这些粒子数之间的数目关系。

这就是化学计量数的关系。

如：以CuO 和H 2的反应为例: 22CuO + H Cu + H O
化学计量数之比 1 1 1 1
扩大6.02×1023 1×6.02×1023 1×6.02×1023 1×6.02×1023 1×6.02×1023
物质的量之比 1 1 1 1
质量之比 80 2 64 18
[总结]由上述分析可知，化学方程式中各物质的化学计量数之比，等于各物质的物质的量之比，等于参加反应的物质的物质的量之比。

对于有气体参加的反应，在同温同压下各气体的化学计量数之比=各气体的体积之比。

[设计意图]从学生对化学方程式意义的已有认知出发，结合物质的量及相关物质的量之间的换算理解“化学方程式中各物质的计量数之比等于各物质的物质的物质的量之比”，建立新旧知识间的联系，为后续应用物质的量进行计算奠定基础。

[师]在高中阶段的化学计算中，我们将不再沿用初中的质量计算体系，而是要建立使用物质的量进行计算的新型模式。

计算步骤与用质量计算步骤类似。

我们一起来学习一下吧。

[投影]展示物质的量应用于化学方程式计算类的解题步骤。

[教师活动]按照解题步骤，以铝与氢氧化钠反应为例，进行讲解。

[强调]计算过程中的注意事项
书写格式规范化:在根据化学方程式计算的过程中,各物理量、物质名称、公式等尽量用符号表示,且数据的运算要公式化并带单位。

单位运用对应化:根据化学方程式计算时,如果题目所给的两个量单位不一致,要注意两个量的单位要“上下一致,左右相当”。

如果两种反应物的量都是已知的,求解某种产物的量时,必须先判断哪种物质过量,然后根据不足量的物质进行计算。

[教师活动]讲解化学方程式计算中常用的解题技巧，指导学生完成例题。

[设计意图]使学生在学会应用物质的量进行化学方程式计算的基础上，能利用解题技巧完成相关练习。

3.课堂小结
[师]本节课我们把物质的量应用于化学方程式的计算中，从而使同学们充分意识到运用物质的量进行计算的简捷性和广泛性。

4.板书
3.2.2物质的量在化学方程式计算中的应用
一、物质的量与其他物理量之间的计算公式
二、物质的量在化学方程式计算中的应用
化学方程式中各物质的计量数之比=各物质的物质的物质的量之比
三、物质的量应用于化学方程式计算类题的解题步骤
四、化学方程式计算中常用的解题技巧。