苏教版必修1高中化学铁、铜及其化合物的应用教案2

铁、铜及其化合物的应用
《课程标准》的有关内容：了解铁、铜等金属及其化合物的主要性质
一、教学目标
知识与技能目标：
1.了解铁、铜的物理性质及用途
2.掌握铁、铜及其重要化合物的主要性质及应用
过程与方法目标、情感态度与价值观目标：
1.通过铁、铜制品及其资料的收集和课堂表述使学生初步学会运用归纳、
概括等方法对获取的信息进行加工，并能准确表述有关信息，培养学
生主动参与意识和总结归纳的能力；
2.在“实验—反思—再实验—再反思”的过程中体验实验探究的方法和技能。

3.通过问题讨论的过程，使学生能主动与他人进行交流，清楚表达自己
的观点，培养学生善于合作的精神。

二、重点难点
重点：铁、铜的化学性质、Fe2+与Fe3+的相互转化
难点：Fe2+与Fe3+的相互转化
三、课前准备
教师准备：
1.准备实验仪器、药品及制作课件
2.了解学生已知的知识结构，分析学生的认知能力
学生准备：
1.搜集与铁、铜有关的物品或资料，了解它们的用途
2.回顾金属的通性
四、课时安排（4课时）
五、教学过程
第１课时
一、从自然界获取铁和铜
［导入新课］日常生活中除铝外应用最广泛的金属是什么？
1．铁、铜的用途及物理性质
［创设情景］
（1）教师引导：搜集身边与铁、铜有关的物品或资料，了解它们的用途。

（2）教师介绍自然界中铁、铜的发现和应用的故事。

（3）教师展示：抛光铁片、铜片、磁铁及各种铁、铜矿石。

［提出问题］为什么地球上只存在少量单质铜，而铁的单质只存在于陨石中？
［学生活动］
（1）搜集物品或资料，积极思考做答。

（2）思考、讨论故事中的有关问题。

（3）通过观察说出铁铜的物理性质。

［教师讲解］铁、铜在地球上主要已化合态的矿物形式存在，铁比铜活泼。

2．铁、铜的冶炼
［创设情景］
（1）教师介绍我国湿法炼铜的古代化学史。

（2）提供学生药品（铁粉、氯化铜溶液），模拟湿法炼铜。

［提出问题］
（1）你能从氧化还原反应的角度理解古代湿法炼铜的原理吗？
（2）你怎样进行实验，实验现象如何？
（3）你能设计出从化合态铁、铜转化为游离态的其它方法吗？［学生活动］
（1）从氧化还原反应的角度来解释炼铜的原理。

（2）设计实验，并进行实验，观察、记录现象。

（3）小组讨论其它炼铜、炼铁的方法。

（4）通过教材了解更多炼铜、炼铁的方法和工艺。

［归纳总结］
（1）湿法炼铜的原理：Fe + Cu2+ == Fe2+ + Cu
从氧化还原反应的角度来分析：铁是还原剂，将铜置换出来。

（2）实验现象：银白色的铁丝上附着了一层红色的铜。

（3）从铁、铜的化合物中提取铁、铜的可能途径：
H 2+ CuO= Cu+ H
2
O CO+ CuO= Cu+ CO
2
2Al+Fe
2
O
3
=Al
2
O
3
+2Fe
第2课时
二、铁、铜及其化合物的应用
1.铁的化学性质
［提出问题］
（1）质疑：铁的活泼性如何？用什么做判断依据？
（2）举出日常生活中能说明铁是较活泼的金属的例子。

（3）你曾经还学过铁的哪些化学性质？
［学生活动］
（1）分析得出：用金属活动性顺序进行判断。

与Na、Mg、Al、Cu比较得出结论。

（2）回忆并回答：与Cl 2、O 2、盐酸（稀硫酸）、CuSO 4溶液反应。

［教师讲解］
铁的化学性质：铁是较活泼的金属（或中等活泼金属）表现为还原性。

（1）与非金属反应
①铁生锈（铁在潮湿空气中被腐蚀生成Fe 2O 3） ②2Fe + 3Cl 2 === 2FeCl 3 ③2Fe + 3Br 2 === 2FeBr 3 还原性：Fe 2+>Br －
④ 3Fe + 2O 2 === Fe 3O 4(Fe(Ⅱ)占31 Fe(Ⅲ)占 ) ⑤ Fe + S=== FeS 氧化性强弱关系：Cl 2 >Br 2> O 2 >S （2）与酸反应：①非强氧性的酸：Fe + 2H + == Fe 2+ + H 2↑ ②强氧性的酸（浓H 2SO 4、HNO 3）:
a.常温下钝化(浓H 2SO 4、浓HNO 3用铁制容器盛装)
b.一定条件下反应生成Fe （Ⅲ）（专题4会学） （3）与盐溶液反应：(1) Fe + Cu 2+ == Fe 2+ + Cu (2) Fe + 2Fe 3+ == 3Fe 2+ 1.铜的化学性质
［创设情景］从金属的通性入手分析铜可能具有的化学性质有哪些？ ［提出问题］
（1）你曾经还学过铜的哪些化学性质？并写出反应的方程式。

（2）参照Fe 与非金属反应试写出Cu 与非金属（Cl 2、S ）反应的方程式并标出产物中铜元素的化合价。

强调：Cu 与 S 反应生成Cu 2S 。

（3）铜能否和非强氧化性的酸（盐酸、稀硫酸）反应？原因？
教师指出：铜在一定条件下能和强氧化性的酸（浓硫酸、硝酸）反应生成
Cu(Ⅱ)（专题4会学到）。

2 3 点燃
△
Cl 2足量：3Cl 2 + 2FeBr 2===2FeCl 3 +2Br 2 2不足：3Cl 2 + 6FeBr 2===2FeCl 3 + 4FeBr 3
△
（4）指导实验：将铜粉投入到FeCl
3
溶液，有什么现象？原因？教师引导学
生写出离子方程式（应用： FeCl
3
溶液与铜反应制作印刷电路板）。

［学生活动］
（1）回忆旧知识，积极回答问题，写出反应的方程式
（2）分组实验：将铜粉投入到FeCl
3
溶液，观察现象，分析原因，写出离子方程式。

［归纳总结］
（1）与非金属反应：Cu + Cl
2=== CuCl
2
Cu + S=== Cu
2
S
（2）与强氧性的酸（浓H
2SO
4
、HNO
3
）在一定条件下生成Cu(Ⅱ)
（3）与FeCl
3
溶液反应:Cu + 2Fe3+=2Fe2+ + Cu2+（实验现象：铜粉溶解，溶液颜色发生变化。

）
（4）铜在不同条件下生成Cu（I）和Cu（Ⅱ）的规律
1.铜的化合物
［创设情景］
教师展示：无水硫酸铜粉末和硫酸铜晶体，两者如何转化？这一性质在化学实验中的用途是什么？
［提出问题］
（1）难溶性的碱和难溶性的碳酸盐热稳定性如何？
（2）Cu
2(OH)
2
CO
3
可以写成Cu(OH)
2
·CuCO
3
的形式，Cu
2
(OH)
2
CO
3
加热分解的产
物？写出反应的化学方程式。

［学生活动］
（1）学生思考做答：受热均易分解。

（2）写出转化方程式。

1.Fe2+与Fe3+的检验
［创设情景］教师展示：新制FeCl
2和FeCl
3
溶液，观察溶液颜色。

［提出问题］
（1）如何检验溶液中Fe3+的存在？
演示实验：实验①：向盛有1mL0.1mol/LFeCl
2
溶液试管中加入3滴KSCN溶
液；实验②：向盛有1mL0.1mol/L FeCl
3
溶液的试管中加入3滴KSCN溶液，比较实验现象。

（2）如何检验溶液中Fe2+的存在？
指导实验：实验③：向实验②试管溶液中，滴加几滴新制的氯水后，观察溶液的颜色。

引导学生思考：说明了什么？从氧化还原角度分析原因？
［学生活动］
（1）学生通过观察得出结论。

（2）观看模拟动画或演示实验，说出实验现象，通过交流讨论发现Fe2+与KSCN溶液无明显现象，Fe3+与KSCN溶液作用，溶液呈血红色，在教师指导
下写出反应方程式。

（3）学生积极思考得出结论：溶液变为血红色，说明溶液中有Fe3+生成，Fe2+与氯水反应生成Fe3+，学生利用氧化还原反应规律写出方程式。

［归纳总结］
（1）Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)
3
（2）2Fe2++ Cl
2
2Fe3++2Cl
第3课时
三、铁、铜及其化合物的应用（二）
1.Fe2+与Fe3+的性质
［创设情景］
教师引导：综合分析铁分别与盐酸、氯气等反应的实验现象和产物，有何发现？
［提出问题］
（1）从氧化还原反应的角度思考：
①反应后的产物的价态与什么因素有关？
②Fe2+与Fe3+的性质有何不同？
③不同价态的铁元素之间是否可以相互转化？
（2）你认为有哪些氧化剂可以将Fe2转化成Fe3+？哪些还原剂可以将Fe3+转化成Fe2+？引导学生提出设想、选择实验方案、进行实验探究。

（用氧化还原反应原理引导）
［学生活动］
（1）学生讨论并形成结论，提出加入强氧化剂，可以将Fe2+转化为Fe3+，加入还原剂可以将Fe3+转化为Fe2+的设想。

（2）学生分组讨论并提出实验方案：
Fe2+ Fe3+
①加入氯水②加过氧化钠③通入氧气（提示用双氧水）④酸性高锰酸钾aq
Fe3+ Fe2+
S溶液
①加入铁粉②铜粉③通入H
2
［提出问题］
我们提出这些方案是否可行？现在我们对提出的方案进行探究。

指导学生实验：
溶液中加入几滴氯水，滴加KSCN 溶液。

①取3ml FeCl
2
溶液中滴入KSCN 溶液，现象？再加入几滴双氧水，现象？
②取3ml FeCl
2
③取3ml FeCl
2溶液中滴入KSCN 溶液，现象？再加入几滴酸性KMnO
4
，现象？
④取3ml FeCl
3
溶液加入一小药匙铁粉后，滴加几滴KSCN溶液。

⑤取3ml FeCl
3
溶液加入一小药匙铜粉。

⑥向3ml FeCl
3溶液通入H
2
S气体。

提问：这四支试管有什么现象产生？原因是什么？
引导学生从氧化还原反应角度分析并写出①、④、⑤、⑥号试管反应的方程式。

［学生活动］
（1）学生亲自动实验并观察现象。

（2）教师指导下写出离子方程式。

［归纳总结］
（1）反应后的产物的价态与氧化剂的强弱有关。

（2）实验现象：①、②、③号试管的溶液都变成血红色了；④号溶液铁粉溶解，溶液颜色变浅；⑤号试管中铜粉溶解，溶液由浅绿色变蓝；⑥号试
管中溶液由棕黄色变为浅绿色，并伴有淡黄色沉淀生成。

学生交流讨论得出：
①、②、③号试管中Fe2+均被强氧化剂氧化成Fe3+；④、⑤、⑥号试管中
Fe3+均被还原剂还原成Fe2+
（3）学生在教师指导下写出离子方程式：
①号试管：2Fe2++ Cl
2
2Fe3++2Cl
④号试管：Fe + 2Fe3+ 3 Fe2+
⑤号试管：Cu + 2Fe3+=2Fe2+ + Cu2+
⑥号试管：2Fe3＋（棕黄色）＋H
2
S2Fe2＋（浅绿色）＋S（淡黄色）↓＋2H＋
Fe2+与Fe3+的相互转化：
1．Fe2+与Fe3+的相互转化的应用及Fe2+与Fe3+的其它检验方法
［创设情景］
铁的不同价态之间相互转化，在生产生活和科学研究有着广泛的应用。

（1）在配制Fe2+溶液时加入少量铁粉；
（2）FeCl3 溶液与铜反应制作印刷电路板；
（3）为除去废水中Fe2+，常把废水中Fe2+氧化为Fe3+，再调节溶液的PH使
Fe3+转化为Fe(OH)
沉淀析出，教师引导学生讨论原因是什么？
3
［学生活动］
学生交流讨论得出：
（1）Fe2+溶液不稳定，易被空气中氧气氧化成Fe3+，加入少量铁粉或一根铁钉可以防止氧化而变质。

（2）利用Cu 可以把Fe3+还原成Fe2+这一性质即2Fe3+ + Cu==Cu2++2Fe2+。

（3）Fe3+在弱酸性条件下即可沉淀完全达到分离目的。

［提出问题］回忆第2课时内容： Fe3+、Fe2+的检验方法？
［学生活动］
学生思考积极回答：
Fe3+的检验：实验①：向盛有FeCl
3
溶液的试管中加入几滴KSCN溶液，溶液变为血红色，说明有Fe3+存在。

Fe2+的检验：实验②：向盛有FeCl
2
溶液的试管中加入3滴KSCN溶液，溶液无明显现象，再滴加几滴新制的氯水后溶液变为血红色，说明有Fe2+存在。

［提出问题］
根据以上所学知识思考：还可以采用哪些方法实现Fe3+、Fe2+的检验？试设计简单可行的实验方案。

指出：实验①②③④⑤的可行性已得到验证（实验④在初中学过）。

指导学生探究实验⑥可行性：向FeCl
2
溶液加入NaOH溶液，引导学生观察现象（溶液中生成白色絮状沉淀，在空气中颜色很快变为灰绿色，最后成红褐色），思考为什么会有这样的现象并强调产生实此验现象的原因？写出方程式。

［学生活动］
学生分组讨论并提出实验方案：
Fe3+的检验：
实验③：向FeCl
3
溶液中加入几滴KSCN溶液，溶液显血红色，再向溶液加入过量铁粉，颜色消失。

实验④：向FeCl
3
溶液加入NaOH溶液，有红褐色沉淀。

实验⑤：向FeCl
3溶液中通入H
2
S气体，溶液由棕黄色变为浅绿色，并伴有
淡黄色沉淀生成。

Fe2+的检验：
实验⑥：向FeCl
2
溶液加入NaOH溶液。

引导学生交流讨论得出：Fe(OH)
2
不稳定，易被氧化变质。

Fe2＋＋2OH－Fe(OH)
2↓（白色）4Fe(OH)
2
＋O
2
＋2H
2
O4Fe(OH)
3
↓（红
褐色）
［归纳总结］
Fe2+、Fe3+的检验方法
Fe3+的检验：实验①③④⑤
Fe2+的检验：实验②⑥
［课后思考］既然Fe(OH)
2不稳定，极易被氧化变质，那么如何制取纯净的Fe(OH)
2
，
设计可行的实验方案。

第4课时
三、钢铁的腐蚀
［创设情景］录像资料：钢铁腐蚀给人类的生产生活带来的危害。

［提出问题］
（1）你能从化学的角度解释钢铁腐蚀的本质吗？
（2）你从生活中发现钢铁的腐蚀速率与哪些因素有关？
［学生活动］学生交流讨论后得到：空气的湿度、环境的温度等因素影响钢铁的腐蚀速率。

［教师活动］进一步引导学生探究影响钢铁腐蚀速率的其它因素，并找出钢铁腐蚀速率的主要因素。

［创设情景］演示教材“观察与思考”中的实验（由于实验时间较长，所以可以
将实验安排在兴趣活动时进行或播放演示实验的录象）。

建议进行本书“实验指导”中的对比实验。

［学生活动］学生交流总结实验现象。

［创设情景］
（1）推测试管内液面上升的原因可能是什么。

（2）分析、归纳钢铁发生腐蚀的要素有哪些，推测在钢铁腐蚀过程中参加反应的物质是什么。

（3）得出你的实验结论。

［学生活动］学生思考钢铁腐蚀的原理，提出进一步需探究的问题。

［创设情景］阅读教材内容，进一步了解钢铁发生电化学腐蚀的原理。

关于学生提出的其它问题可以建议学生通过其它途径自主解决。