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高中化学人教版 (2019)必修 第一册第三章 铁 金属材料第一节 铁及其化合物精品教学设计及反思
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这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第一册第三章 铁 金属材料第一节 铁及其化合物精品教学设计及反思，共16页。教案主要包含了课后巩固等内容，欢迎下载使用。
第二课时 铁的重要化合物—铁的氧化物和氢氧化物
课题： 3.1.2 铁的重要化合物—铁的氧化物和氢氧化物
课时
1
授课年级
高一
课标要求
结合实例掌握铁的氧化物和氢氧化物的性质，了解铁的氢氧化物的制备，知道通过化学反应可以探索物质的性质、实现物质的转化。
教材
分析
本节内容是高中化学人教版（2019版）必修第一册第三章第一节《铁及其化合物》内容，本节课的知识是延续第二章钠元素以及氯元素的主族元素性质探究，展开过渡金属铁元素性质的学习，也是对“离子反应”和“氧化还原反应”两大理论的进一步学习。
本节内容是高中元素及其化合物的重点、难点，要掌握铁及其化合物的性质、学习氢氧化物的制备、金属离子的检验方法，强化氧化还原反应的相关概念、原理与本质等。教学要注重方法引导，基于物质类别和元素价态，不仅可以预测物质的性质，还可以设计物质间的转化途径，培养学生证据推理和模型认知、科学探究与创新意识的化学核心素养。
教材内容介绍人类最早使用的金属铁及其化合物、金属材料等知识。主要包括两部分:①铁单质;②铁的重要化合物，主要是铁的氧化物、氢氧化物、铁盐和亚铁盐。教材按照“铁单质→铁的氧化物→铁的氢氧化物→铁盐和亚铁盐”的顺序编排。并注重与教材第一、二章知识的衔接，突出课程标准中要求的铁的化合物的主要性质，与“离子反应”、“氧化还原反应”等已学知识的联系与衔接，引导学生主动运用已有知识分析和解决新的问题，并逐步形成较为系统的知识网络。本节教学内容包括“铁的单质”、“铁的氧化物和氢氧化物”、“铁盐和亚铁盐”，共分3课时完成。教学重点为铁盐与亚铁盐的性质、转化及检验，教学难点为氢氧化亚铁的制备实验设计、不同价态铁及其化合物转化关系模型的建构。
本课时为第二课时“铁的氧化物和氢氧化物”。重点介绍铁的氧化物的性质、铁的氢氧化物的性质与制备。教材用离子方程式的方式来表达铁的氧化物的化学性质，让学生通过对比观察深入了解铁的不同氧化物性质的本质。在铁的氢氧化物的学习中，本节运用氧化还原反应原理，重点介绍了氢氧化亚铁被氧化成氢氧化铁的性质。并通过实验的方式引导学生制取氢氧化亚铁和氢氧化铁，观察到白色的氢氧化亚铁变成红褐色的氢氧化铁的实验现象。根据白色的氬氧化亚铁易被溶解在溶液中的氧气氧化成红褐色的氢氧化铁的实验情境，提出问题“怎样才能制取氢氧化亚铁呢？”，再通过“思考与讨论”的方式引导学生积极思考并讨论制取氢氧化亚铁的多种方法及实验要注意的问题。帮助学生熟练掌握铁的氢氧化物的制备方法，并理解制备原理。
铁及其化合物广泛存在并应用于生产和生活实际，从中发现有助于学生学习、贴近教学实际的素材，从而创设出真实、生动、有意义的教学情境，不仅可以激发学生的学习兴趣，引导学生积极主动地学习;为此，教学中要让学生学会在真实情境中运用知识解决简单的化学问题，促进学科核心素养的形成。在讲授铁的氧化物时，还可以考虑从打印机或复印机使用的墨粉中铁的氧化物入手进行问题设计和探究等。
教学目标
1.通过学习铁的氧化物和氢氧化物，学会从物质类别和元素价态的视角认识具有变价元素物质间的转化关系，并建立认识模型，丰富研究物质的思路和方法。
2.通过实验探究铁的氢氧化物的化学性质，并能用化学方程式或离子方程式正确表示。体会实验对认识和研究物质性质的重要作用，形成证据意识。
3.结合应用实例，将铁的氧化物和氢氧化物性质的知识运用于解决生产、生活中简单的化学问题，强化性质决定用途的观念。
教学重、难点
重点：铁的氧化物性质、铁的氢氧化物性质及制备
难点：制备氢氧化亚铁的实验设计
核心素养
宏观辨识与微观探析：根据物质的分类和实验事实，通过对实验现象及原理的分析，了解铁的氧化物和氢氧化物的主要性质。
证据推理与模型认知：通过对化学实验现象的观察进行适度的推理，建立证据意识，能基于证据对物质组成、结构及其变化提出可能的假设，通过分析推理加以证实，建构铁的氧化物和氢氧化物性质、制备的认知模型。
科学探究与创新意识：通过讨论交流氢氧化亚铁制备实验设计方案，体验利用化学实验进行科学探究的过程与方法，培养初步的科学探究能力和实验创新意识。
学情分析
上节课学生刚刚学习铁的部分理论基础，初中阶段知道了一些铁的氧化物和氢氧化物的性质。在学习方式上，能够接受从熟悉事物入手类比学习新知，但对于新物质的学习却比较片面，更多的只关注方程式的记忆和书写，缺乏主动理解。同时也缺乏对知识体系进行一定的整合和建构能力，通过已有知识的迁移运用能力还不足。对于部分疑难点更喜欢在学习过程中通过实证或实验探究去解决，学生化学实验探究活动的模型并未完全建立起来，学生化学学科核心素养有待提升。
教学过程
教学环节
教学活动
设计意图
环节一、
情景导入
生活情境
【回顾1】金属及其化合物的类型及转化有和规律和特点？
【学生】金属化合物的主要类型及转化是 金属氧化物 → 氢氧化物（碱）→盐；金属化合物类别不同、价态 不同，性质 不同。
【回顾2】铁与氧气反应的特点、铁锈的成分是什么？
【学生】铁在氧气中燃烧的化学方程式为： 3Fe+2O2eq \(=====,\s\up7(点燃))Fe3O4 （填化学式），铁锈的主要成分为 Fe2O3 。
【预习1】基于价态视角铁的氧化物类型及特点。
【学生】铁在化合物中主要有 +2、+3两 种价态，铁的氧化物主要有氧化亚铁、氧化铁（又名 铁红 ）、 四氧化三铁（又名 磁性氧化铁）三种。氧化铁 常用作红色油漆和涂料，赤铁矿的主要成分是 Fe2O3 。
【预习2】硫酸亚铁与请氧化钠溶液反应的现象及方程式。
【学生】FeSO4和NaOH溶液反应的现象：生成白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，化学方程式：FeSO4＋2NaOH=Fe(OH)2＋Na2SO4 、 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
【导入】红砖和青砖都是生活中用到的建筑材料（见PPT图片），两者都含的铁的氧化物。红砖的成分是粘土(主要是硅酸盐)，红色来自于三氧化二铁。其中的主要反应是焦炭和水在高温下反应生成一氧化碳和氢气(又叫水煤气)，两种气体都有还原性，在高温下降三价铁还原成二价得到氧化亚铁是黑色的—是青砖。出窑前不加水则得到三价铁的氧化物是红棕色的—是红砖。。
回顾旧知，预习新知创设生活情境，为探究新知做铺垫。
环节二、
氧铁的氧化物
活活动一、探究铁的氧化物分类及物理性质
【过渡】在自然界中铁主要以化合物的形式存在于矿石中，其中比较常见的是磁铁矿和赤铁矿。
【问题1】阅读教材P66-67页内容，思考铁的氧化物类型及物理性质是什么？并完成下表内容：
【教师】展示样品，投影表格及铁的三种氧化物的图示：氧化亚铁、氧化铁和四氧化三铁。
【学生】完成表格内容：
名称
氧化亚铁
氧化铁
四氧化三铁
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗名
—
铁红
磁性氧化铁
铁的化合价
＋2
＋3
＋2，＋3
颜色、状态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
溶解性
都不溶于水
【教师】评价、强调：氧化亚铁是一种黑色粉末，不稳定，受热会转化为四氧化三铁；氧化铁是一种红棕色粉末，俗称铁红，常用作油漆、涂料等的红色颜料；四氧化三铁是具有磁性的黑色晶体，俗称磁性氧化铁。
【问题2】结合铁的氧化物的物理性质，思考烧制砖瓦时，向窑内添加大量的煤炭后封窑1天，从窑顶向下慢慢浇水7天的目的是什么？红砖和青砖两者颜色不同的原因是什么？
【学生1】烧制砖瓦时，从窑顶向下慢慢浇水的目的是水蒸气和窑内高温的炭发生化学反应产生大量的还原气体（氢气和一氧化碳），它们把氧化铁又逐渐还原成为四氧化三铁，而制得青砖。
【学生2】两者颜色不同的原因是两者所含的铁的氧化物是不一样，红砖中含的是氧化铁，青砖中含的是四氧化三铁。
【教师】评价、补充。
【对应训练1】下列说法正确的是( )
A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B．Fe2O3为碱性氧化物，可与水反应生成Fe(OH)3
C．铁锈的主要成分是Fe2O3
D．Fe3O4中铁元素有＋2价和＋3价，Fe3O4是混合物
【答案】C
【解析】赤铁矿、铁锈的主要成分均是Fe2O3，A错误，C正确；Fe2O3为碱性氧化物，但不与水反应，B错误；Fe3O4为化合物，不是混合物，D错误。
【对应训练2】“秦砖汉瓦”是我国传统建筑文化的一个缩影。同是由黏土烧制的砖瓦，有的是黑色的，有的却是红色的，你猜测其中的原因可能是( )
A．土壤中含有铁粉、二氧化锰等
B．黑砖瓦是煅烧过程中附着了炭黑，红砖瓦则是添加了红色耐高温染料
C．土壤中含有的铜元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色CuO和红色Cu
D．土壤中含有的铁元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色Fe3O4或FeO和红色Fe2O3
【答案】D
【解析】黏土中含有铁元素，在烧制砖瓦时，与O2反应，生成氧化物，铁元素的氧化物有3种，FeO与Fe3O4为黑色，Fe2O3为红棕色，故D项正确。
通过观察、分析，联系生活实际，认识铁的氧化物及物理性质。
创设问题情境，强化知识的应用。
检测与评价，发现问题，调控课堂，提高效率。
活动二、探究铁的氧化物的化学性质
【过渡】根据之前的学习，如何按照氧化物性质的不同对铁的氧化物进行分类呢？下面我们先来探究铁的氧化物的化学性质。
【问题1】铁元素可以形成三种氧化物，分别是氧化亚铁（ FeO ）、氧化铁（Fe2O3）和四氧化三铁（Fe3O4）。分别从物质类别和元素价态两方面推测这三种氧化物的化学性质有什么异同？
【学生1】从分类的角度分析，三者都是金属氧化物，都能与酸反应。三者都难溶于水，不与水反应。
【学生2】从价态的角度分析， FeO、 Fe3O4既有氧化性又有还原性， Fe2O3主要有氧化性。
【教师】评价、强调：氧化亚铁和氧化铁都属于碱性氧化物，分别对应了氢氧化亚铁和氢氧化铁；而四氧化三铁不属于碱性氧化物，因为不存在其对应的化合价不变的碱。
【问题2】阅读教材P57第三自然段，根据各类物质的通性和氧化还原反应规律，结合下表回答铁的氧化物具有哪些主要化学性质？
【教师】投影表格、巡视。
【学生】完成表格内容、展示交流：
FeO
Fe2O3
Fe3O4
铁的化合价
+2
+3
+2、+3
氧化物类别
碱性氧化物
碱性氧化物
不是碱性氧化物
与非氧化性酸反应
FeO+2H + =Fe2+ +H2O
Fe2O3+6H + =2Fe3+ +3H2O
Fe3O4+8H + =2Fe3+ + Fe2++4H2O
与还原剂反应
(H2、CO、Al等)
FeO+CO eq \(\(\s\up6(_____),\s\up4(_____)),\s\up6(高温))Fe+CO2
Fe2O3+3CO eq \(\(\s\up6(_____),\s\up4(_____)),\s\up6(高温))2Fe+3CO2
3Fe3O4+8Aleq \(=====,\s\up7(点燃))9Fe+4Al2O3
用途
用作红色油漆和涂料；赤铁矿是炼铁原料
炼铁、电讯器材、烤蓝
【教师】评价、强调：铁的氧化物都不与水反应，与酸性氧化物反应也很困难，主要是与酸反应。
【问题3】归纳总结铁的三种氧化物组成、性质各有何特点及主要用途有哪些？
【学生1】化合态铁的常见化合价只有＋2价和＋3价，Fe3O4可以看成由FeO和Fe2O3按物质的量之比1∶1组合而成的复杂氧化物，通常也可写成FeO·Fe2O3的形式。
【学生2】FeO、Fe2O3属于碱性氧化物，Fe3O4不属于碱性氧化物。氧化铁常用作红色油漆和涂料，赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁原料。工业炼铁的反应原理：Fe2O3＋3COeq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2。
【学生3】Fe3O4与盐酸反应可分别看作Fe2O3、FeO与盐酸反应，然后把两个反应式相加。
【学生4】FeO、Fe3O4遇氧化性酸(如HNO3)发生氧化还原反应，＋2价的铁均被氧化成＋3价。
【教师】评价、补充。
【对应训练1】下列关于铁的氧化物说法错误的是 ( )
A．铁的氧化物在通常状况下都是有色固体
B．四氧化三铁是一种复杂的铁的氧化物，它与盐酸反应后的溶液中同时存在Fe2＋和Fe3＋
C．FeO在空气中加热生成Fe2O3
D．工业上常使用铁的氧化物作原料冶炼铁
【答案】C
【解析】铁的氧化物在通常状况下都是有色固体，如氧化铁是红棕色固体，氧化亚铁和四氧化三铁都是黑色固体，故A正确；四氧化三铁是一种复杂的铁的氧化物，可看作是由FeO、Fe2O3组成的化合物，它与盐酸反应后的溶液中同时存在Fe2＋和Fe3＋，B正确；FeO在空气中加热生成Fe3O4，故C错误；工业上常使用铁的氧化物作原料，用一氧化碳冶炼铁，故D正确。
【对应训练2】关于铁的三种氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)，下列叙述中正确的是（ ）
A．铁的三种氧化物中铁元素的化合价完全相同
B．都是碱性氧化物，都能与盐酸反应生成氯化铁和水
C．铁的三种氧化物在高温条件下都能被CO还原为Fe
D．四氧化三铁中铁元素有＋2价和＋3价，它是一种混合物
【答案】C
【解析】A．铁的三种氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)中Fe元素的化合价分别为+2，+2和+3，+3价，各不相同，A错误；B．碱性氧化物与酸反应会生成相应的盐和水，FeO、Fe2O3、Fe3O4分别与盐酸反应生成的是亚铁盐、亚铁盐和铁盐、铁盐，Fe3O4不属于碱性氧化物，B错误；C．CO具有还原性，可在高温条件下将铁的三种氧化物还原为Fe，C正确；D．四氧化三铁中铁元素有＋2价和＋3价，能写出化学式，所以四氧化三铁为纯净物，不是混合物，D错误；故选C。
利用已有知识，预测新物质的性质，培养利用所学解决实际问题的能力。
借助对比分析方法，认识和掌握铁的三种氧化物的化学性质。培养”证据推理和模型认知”的化学核心素养。
检测与评价，通过反馈，发现问题，调控课堂，提高效率。
环节三、
铁铁的氢氧化物
活
活
动活动一、铁的氢氧化物性质、制备及转化
【过渡】在初中学习了氢氧化铁是红褐色沉淀，我们是不是可以用向补铁试剂的溶液中，滴加氢氧化钠试剂的方法，来检验其中的亚铁离子呢？这就需要来研究一下亚铁离子与碱的反应情况。
【问题1】实验探究：完成教材P67【实验3-1】，补充实验：向FeCl3溶液中滴加NaOH溶液，描述实验现象并分析可能的原因？
【教师】演示实验或播放实验视频。
【学生】观察实验现象、思考实验原理。
【学生1】氯化铁溶液中滴加氢氧化钠溶液有红褐色沉淀生成，该沉淀为氢氧化铁，方程式为：Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3↓。
【学生2】向FeSO4溶液中滴加NaOH溶液，看到白色絮状沉淀迅速变灰绿色，最后变红褐色沉淀。（见PPT图片）
【学生3】在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，因此现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，反应的化学方程式为：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
【教师】评价、补充，
【问题2】归纳小结：铁的氢氧化物的制备方法、性质及转化有何规律？并完成下表内容。
【教师】投影表格、巡视观察巡视完成情况。
【学生】完成表格内容、展示交流：
名称
氢氧化亚铁
氢氧化铁
化学式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
颜色、状态
白色固体
红褐色固体
水溶性
都不溶于水
与盐酸反应(离子方程式)
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
稳定性
在空气中不稳定，易被氧化
不稳定，受热易分解：2Fe(OH)3eq \(=====,\s\up7(△),\s\d5( ))Fe2O3＋3H2O
制备方法
(离子方程式)
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
转化
方程式：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
现象：Fe(OH)2转化成Fe(OH)3的特殊现象是白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色。
【教师】评价、强调：氢氧化铁和氢氧化亚铁在颜色有差异，两者都是碱，都可以与酸反应生成盐和水，另外氢氧化铁对热不稳定，受热会分解，得到氧化铁。
【对应训练1】下列说法中，不正确的是（ ）
A．FeCl3溶液和FeCl2溶液都是黄色的
B．Fe(OH)2是白色的，Fe(OH)3是红褐色的
C．FeO、 Fe2O3都能与盐酸反应
D．FeCl3溶液、FeCl2溶液都能与NaOH溶液反应
【答案】A
【解析】A．FeCl3溶液是黄色的，FeCl2溶液是浅绿色的，A项错误；B．Fe(OH)2是白色的，Fe(OH)3是红褐色的，B项正确；C．FeO、 Fe2O3都是金属氧化物，金属氧化物一般都能与盐酸反应，C项正确；D．FeCl3溶液、FeCl2溶液与NaOH溶液反应分别生成氢氧化铁沉淀和氢氧化亚铁沉淀，故FeCl3溶液、FeCl2溶液都能与NaOH溶液反应，D项正确；答案选A。
【对应训练2】将一定量铁粉溶解于足量稀硫酸中，然后向溶液中滴加足量NaOH溶液，充分反应后过滤将滤渣在空气中加热至1000℃完全反应，最终得到的固体的成分为（ ）
A．FeO B．Fe(OH)2 C．Fe2O3 D．Fe(OH)3
【答案】C
【解析】将一定量铁粉溶解于足量稀硫酸中发生反应：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，然后向溶液中滴加足量NaOH溶液，发生反应：FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4，4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，充分反应后过滤将滤渣在空气中加热至1000℃完全反应，反应为：2Fe(OH)3 eq \(\(\s\up6(_____),\s\up4(_____)),\s\up6(高温))Fe2O3+3H2O，最终得到的固体成分为Fe2O3；故选C。
通过实验探究，了解铁的请氧化物制备方法和性质，体验科学探究的过程与方法。
通过归纳、总结，全面、系统掌握铁的两中氢氧化物的主要性质及转化原理。培养证据推理与模型认知的化学核心素养。
检测与评价，通过反馈，发现问题，提高效率。
活
活活动二、探究Fe(OH)2的制备方法
【过渡】从前面的实验可知，氢氧化亚铁在空气中不稳定，很溶液被空气重点氧气氧化为氢氧化铁。下面我们将进一步探究制备稳定的氢氧化亚铁的一些方法。
【问题1】结合教材P689页“思考与讨论”：由实验3-1可知，白色的Fe(OH)2会被溶解在溶液中的氧气氧化。那么，在实验室里，如何得到Fe(OH)2呢?
【教师】 Fe(OH)2会被溶解在溶液中的氧气氧化，因此实验室中得到Fe(OH)2的关键是防止氧气的干扰。其中包括溶液中的氧气的干扰与空气中的氧气的干扰。制备Fe(OH)2时应注意：
【学生1】Fe2+必须是新制的,并放入铁粉,以防Fe2+被氧化成Fe3+;
【学生2】为了防止Fe2＋被氧化，配制FeSO4溶液的蒸馏水和NaOH溶液要煮沸，尽可能除去O2。
【学生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。
【学生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其他密度小于水而不溶于水的有机物、排除装置中的空气等，以隔绝空气。
【教师】评价、投影、强调：制备较稳定的氢氧化亚铁关键是隔绝空气。如：
【问题2】下图为实验方案改进，请讨论图①的防氧化原理。图②的防氧化原理和图①类似，如何操作才能达到目的？用图③装置能制备氢氧化亚铁吗？若能，该如何操作？
【学生1】图①铁粉和硫酸反应得到H2，装置充满了H2，生成的Fe(OH)2没有与O2接触。
【学生2】图②打开止水夹a,检验试管B出口处排出的氢气的纯度。当排出的H2纯净时，夹紧止水夹a。
【学生3】能。具体操作:注射器A吸入NaOH溶液后用硅胶塞封口,再用注射器B将FeSO4溶液缓慢推入注射器A中,使两溶液混合反应。
【教师】评价、补充。
【问题3】归纳小结：Fe(OH)2和Fe(OH)3性质的比较，填写下表内容。
【教师】投影表格、巡视观察完成情况。
【学生】完成表格内容、展示交流：
化学式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
物质类别
二元弱碱
三元弱碱
色态
白色固体
红褐色固体
溶解性
难溶于水
难溶于水
与非氧化性强酸反应
Fe(OH)2＋2H＋=== Fe2＋＋2H2O
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
与氧化性酸反应
3Fe(OH)2＋10HNO3(稀) ===
3Fe(NO3)3＋NO↑＋8H2O
同上
不稳定性
在空气中分解产物很复杂
2Fe(OH)3 eq \(=====,\s\up7(△),\s\d5( ))Fe2O3＋3H2O
【教师】评价、补充。
【对应训练1】实验室可用图装置制备Fe(OH)2。下列说法不正确的是（ ）
A．配制NaOH溶液和FeSO4溶液的蒸馏水要提前煮沸
B．实验前可在FeSO4溶液上面加一层煤油
C．得到的Fe(OH)2为红褐色固体
D．实验结束后的胶头滴管，要先用盐酸浸泡，再用水洗
【答案】C
【解析】如图，利用NaOH溶液与FeSO4溶液反应得到Fe(OH)2和Na2SO4，Fe(OH)2易被空气氧化。A项，FeSO4和Fe(OH)2中铁元素呈＋2，易被氧化，故配制NaOH溶液和FeSO4溶液的蒸馏水要提前煮沸，除去水中溶解的氧气，正确；B项，实验前可在FeSO4溶液上面加一层煤油，浮在水面上，可隔绝空气，正确；C项，得到的Fe(OH)2为白色固体，错误；D项，实验结束后的胶头滴管含碱性溶液，要先用盐酸浸泡，再用水洗，正确。
【对应训练2】关于甲、乙、丙、丁四套装置的说法正确的是（ ）
A．用装置甲制取氯气
B．用装置乙除去氢气中的少量氯化氢
C．用丙装置可以较长时间看到白色Fe(OH)2白色沉淀
D．用丁装置证明碳酸氢钠受热易分解
【答案】C
【解析】A．MnO2与浓盐酸混合制取Cl2需要在加热条件下进行，装置中缺少加热装置，因此不能用于制取Cl2，A项错误；B．HCl溶于水产生盐酸，盐酸与NaHCO3发生产生CO2气体，导致Cl2中含有新杂质CO2气体，不能达到目的，B项错误；C．试管中Fe与H2SO4反应产生FeSO4和H2，产生的H2将试管A、B及导气管中空气排出，待其中没有空气后，关闭阀门a，反应产生的H2又将A中新制取的FeSO4压入B试管中，发生反应：FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4，由于处于H2的惰性环境，产生的Fe(OH)2不会被氧化，因此可以较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀，C项正确；D．固体加热时为防止产生的水蒸气冷凝回流，试管口应该略向下倾斜，D项错误；答案选C。
通过制备氢氧化亚铁的实验设计探究，了解氢氧化亚铁的制备方法，培养实验创新能力和“科学探究与创新意识”的化学核心素养。
创设问题情境，进一步认识氢氧化亚铁的制备方法、深度理解其原理。
通过对比分析、归纳总结，掌握铁的两中氢氧化物的主要化学性质。
检测与评价，发现问题，调控课堂，提高效率。
环节四、课后巩固
作业设计
1．下列有关物质的性质与用途不具有对应关系的是（ ）
A．铁粉能与O2反应，可用作食品保存的吸氧剂
B．聚合硫酸铁能水解并形成胶体，可用于净水
C．FeCl3具有氧化性，可用于腐蚀印刷电路板上的Cu
D．纳米Fe3O4能与酸反应，可用作铁磁性材料
【答案】D
【解析】A．铁粉能与O2反应，因此铁粉可用作食品保存的吸氧剂，物质的性质与用途具有对应关系，故A不符合题意；B．聚合硫酸铁能水解并形成胶体，胶体能吸附杂质，因此聚合硫酸铁可用于净水，物质的性质与用途具有对应关系，故B不符合题意；C．FeCl3具有氧化性，氯化铁和铜反应生成氯化铜和氯化亚铁，因此氯化铁可用于腐蚀印刷电路板上的Cu，物质的性质与用途具有对应关系，故C不符合题意；D．纳米Fe3O4能与酸反应生成氯化亚铁、氯化铁和水，纳米Fe3O4可用作铁磁性材料，物质的性质与用途不具有对应关系，故D符合题意。综上所述，答案为D。
2．《神农本草经》记载：“磁石，味辛寒，主周痹风湿，肢节中痛，不可持物，洗洗酸消，除大热烦满及耳聋。”下列说法错误的是（ ）
A．磁石的主要成分是碱性氧化物Fe3O4 B．磁石呈黑色
C．磁石不溶于水 D．磁石可作药材使用
【答案】A
【解析】A．磁石的主要成分是Fe3O4，但不是碱性氧化物， 碱性氧化物是能和酸作用，只生成一种盐和水的金属氧化物；而四氧化三铁虽可以和酸反应，但同时生成铁盐和亚铁盐两种盐，所以不是碱性氧化物，A错误；B．磁石呈黑色，B正确；C．磁石的主要成分是Fe3O4，难溶于水，C正确；D．根据题意可做药材，D正确；故选A。
3．下列有关铁及其化合物的说法中正确的是（ ）
A．Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的黑色颜料
B．铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2
C．铁的氧化物都难溶于水，且不与水反应
D．FeO不稳定，在空气中受热会迅速被氧化成Fe2O3
【答案】C
【解析】A．Fe2O3俗称铁红，红棕色固体，常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料，故A错误；B．铁与高温水蒸气反应产物为四氧化三铁，故B错误；C．铁有三种氧化物氧化亚铁、氧化铁、四氧化三铁，均不溶于水，且不能与水反应，故C正确；D．FeO不稳定，在空气中受热转化成四氧化三铁，故D错误；故选：C。
4．氧化还原反应广泛存在，下列变化中没有发生氧化还原反应的是（ ）
A．用焦炭将Fe2O3冶炼成生铁
B．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速发生转化
C．用石灰浆粉刷墙壁
D．Fe(OH)2白色沉淀在空气中放置变成红褐色
【答案】C
【解析】A．用焦炭将Fe2O3，冶炼成生铁，反应为置换反应，C、Fe的化合价发生改变，为氧化还原反应，A与题意不符；B．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，变为四氧化三铁，为氧化还原反应，B与题意不符；C．用石灰浆粉刷墙壁，为氢氧化钙与二氧化碳反应生成碳酸钙和水，各元素的化合价未变，为非氧化还原反应, C符合题意；D．Fe(OH)2白色沉淀在空气中放置最终变成红褐色，原理为：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，涉及氧化还原反应，D与题意不符；故选C。
5．下列各图示中能较长时间观察到Fe(OH)2的是（ ）
A．①②③ B．①②④ C．①②③④ D．②③④
【答案】B
【解析】①稀硫酸和铁粉生成H2，氢气排除了装置中的空气，在滴加氢氧化钠溶液，可以观察到白色沉淀；②稀硫酸和铁粉生成H2，打开a止水夹，氢气排除了装置中的空气，过一段时间关闭a止水夹，A中生成硫酸亚铁的试管压强增大，将硫酸亚铁压如B试管，可以观察到白色沉淀；③与空气直接接触，Fe(OH)2迅速被空气氧化成灰绿色最终变成红褐色的Fe(OH)3，不能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀；④在硫酸亚铁溶液上面加苯液封，隔绝空气，能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀；综上所述，①②④符合题意；故选B。
6．某实验兴趣小组同学采用如图所示装置制备Fe(OH)2，下列说法错误的是（ ）
A．实验开始前，应检查装置气密性
B．气体a的主要成分为氢气
C．为了制备较纯的Fe(OH)2，应打开K1，关闭K2，将装置内的气体尽可能赶出去
D．盛装稀盐酸的仪器使用前要检查是否漏液
【答案】C
【解析】铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，开始实验时打开K2，产生的氢气将装置内空气排尽，再关闭K2，利用压强差将氯化亚铁溶液压至氢氧化钠溶液中生成Fe(OH)2沉淀；A项，由于Fe(OH)2易被氧化，该实验关键是隔绝氧气，且铁和稀盐酸反应生成氢气，则实验开始前，应检查装置气密性，正确；B项，铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，产生的氢气将装置内空气排尽，气体a的主要成分为氢气，正确；C项，开始实验时打开K2，产生的氢气将装置内空气排尽，错误；D项，为方便控制反应进度，盛装稀盐酸的仪器分液漏斗使用前要检查是否漏液，正确。
7.用废铁屑[主要成分为Fe和铁锈(Fe2O3)，还含有C等难溶于酸的杂质]为原料制备Fe2O3的一种实验流程如下：
下列与流程相关的装置或操作正确且能达到实验目的的是（ ）
A．可在装置甲中进行“酸浸”操作
B．按图乙所示操作配制“酸浸”所需的3 ml·L－1 H2SO4溶液
C．用装置丙过滤“酸浸”后所得悬浊液
D．用装置丁灼烧Fe(OH)3固体制Fe2O3
【答案】A
【解析】由题给流程可知，向废铁屑中加入稀硫酸酸浸、过滤得到含有Fe2＋、Fe3＋的滤液和含有碳的滤渣；向滤液中加入氢氧化钠溶液，在空气中静置、过滤得到氢氧化铁；灼烧氢氧化铁得到氧化铁。A项，由图可知，甲装置为固液不加热装置，可进行“酸浸”操作，正确；B项，配制“酸浸”所需的稀硫酸溶液时，胶头滴管应在容量瓶的正上方，不能插入容量瓶中，错误；C项，过滤时，应用玻璃棒引流，防止溶液溅出，错误；D项，灼烧氢氧化铁固体时，应在坩埚中进行，不能在烧杯中直接灼烧固体，错误。
8．物质分类与转化是学习化学的重要方法，如图为铁及其化合物的“价一类”二维图，请回答：
（1）填写二维图中缺失的类别A___________和化学式B___________，物质B的颜色为___________。
（2）利用下述反应可实现转化①：2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－＝2FeO42－＋3Cl－＋5H2O，用单线桥法标注电子转移情况_______________________________________，并指明氧化剂：___________(填化学式)。
（3）结合二维图中信息推测在转化②中FeO42－表现的性质为_________(填“还原性”或“氧化性”)。
（4）向FeCl2溶液试管底部加入NaOH溶液，放置一段时间后。观察到的实验现象为_________________________________________________________。
【答案】（1）单质 Fe2O3 红棕色
（2） ClO－
（3）氧化性
（4）有白色絮状沉淀生成，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色沉淀
【解析】（1）根据二维图，Fe为单质，即A为单质，B为氧化物，且Fe元素为价态为＋3价，即B的化学式为Fe2O3；Fe2O3为红棕色固体；（2）Fe(OH)3中Fe的化合价由＋3价升高为＋6价，ClO－中Cl的价态由＋1降低为－1价，用单线桥表示形式为；氧化剂为ClO－；（3）转化②中Fe的化合价由＋6价降低为＋3价，高铁酸根离子表现氧化性；故答案为氧化性；（4）FeCl2与NaOH溶液反应生成白色絮状沉淀Fe(OH)2，Fe(OH)2容易被氧化成Fe(OH)3，现象为：有白色絮状沉淀生成，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色沉淀。
及时巩固、消化所学，促进掌握必备知识，评价教学效果，为后期优化教学方案提供依据，培养分析问题和解决问题等关键能力。
课堂总结
板书
设计
第二章 铁 金属材料
第一节 铁及其化合物
第二课时 铁的氧化物和氢氧化物
一、铁的氧化物
1.铁的氧化物类型：氧化亚铁（FeO）、氧化铁（Fe2O3）、四氧化三铁（Fe3O4）
2.物理性质：均不熔于水、FeO—黑色粉末、Fe2O3—红棕色粉末、Fe3O4—黑色晶体。
3.化学性质：FeO、Fe2O3为碱性氧化物，Fe3O4不是碱性氧化物。
二、铁的氢氧化物
1.物理性质：均不熔于水、Fe(OH)2—白色固体、Fe(OH)3—红褐色固体.
2.化学性质：均为弱碱，具有碱的通性。
3.氢氧化亚铁的制备
教学
反思
本课时教学设计以问题为导向，基于物质的分类及价态规律，推测铁的氧化物和氢氧化物的性质，充分利用对比分析方法，通过观察思考、实验探究，可有效帮助学生理解并掌握它们的性质，培养学生证据推理和模型认知的化学核心素养。对氢氧化亚铁制备实验的进一步探究，不仅激发了学生的求知欲和学习兴趣，同时还培养了学生科学探究与创新意识的化学核心素养。教学过程学生有较充足的时间思考、展示、交流，充分体现了教学中学生的主体地位，激活学生思维，培养学生发现问题和解决问题等关键能力。
第二课时 铁的重要化合物—铁的氧化物和氢氧化物
课题： 3.1.2 铁的重要化合物—铁的氧化物和氢氧化物
课时
1
授课年级
高一
课标要求
结合实例掌握铁的氧化物和氢氧化物的性质，了解铁的氢氧化物的制备，知道通过化学反应可以探索物质的性质、实现物质的转化。
教材
分析
本节内容是高中化学人教版（2019版）必修第一册第三章第一节《铁及其化合物》内容，本节课的知识是延续第二章钠元素以及氯元素的主族元素性质探究，展开过渡金属铁元素性质的学习，也是对“离子反应”和“氧化还原反应”两大理论的进一步学习。
本节内容是高中元素及其化合物的重点、难点，要掌握铁及其化合物的性质、学习氢氧化物的制备、金属离子的检验方法，强化氧化还原反应的相关概念、原理与本质等。教学要注重方法引导，基于物质类别和元素价态，不仅可以预测物质的性质，还可以设计物质间的转化途径，培养学生证据推理和模型认知、科学探究与创新意识的化学核心素养。
教材内容介绍人类最早使用的金属铁及其化合物、金属材料等知识。主要包括两部分:①铁单质;②铁的重要化合物，主要是铁的氧化物、氢氧化物、铁盐和亚铁盐。教材按照“铁单质→铁的氧化物→铁的氢氧化物→铁盐和亚铁盐”的顺序编排。并注重与教材第一、二章知识的衔接，突出课程标准中要求的铁的化合物的主要性质，与“离子反应”、“氧化还原反应”等已学知识的联系与衔接，引导学生主动运用已有知识分析和解决新的问题，并逐步形成较为系统的知识网络。本节教学内容包括“铁的单质”、“铁的氧化物和氢氧化物”、“铁盐和亚铁盐”，共分3课时完成。教学重点为铁盐与亚铁盐的性质、转化及检验，教学难点为氢氧化亚铁的制备实验设计、不同价态铁及其化合物转化关系模型的建构。
本课时为第二课时“铁的氧化物和氢氧化物”。重点介绍铁的氧化物的性质、铁的氢氧化物的性质与制备。教材用离子方程式的方式来表达铁的氧化物的化学性质，让学生通过对比观察深入了解铁的不同氧化物性质的本质。在铁的氢氧化物的学习中，本节运用氧化还原反应原理，重点介绍了氢氧化亚铁被氧化成氢氧化铁的性质。并通过实验的方式引导学生制取氢氧化亚铁和氢氧化铁，观察到白色的氢氧化亚铁变成红褐色的氢氧化铁的实验现象。根据白色的氬氧化亚铁易被溶解在溶液中的氧气氧化成红褐色的氢氧化铁的实验情境，提出问题“怎样才能制取氢氧化亚铁呢？”，再通过“思考与讨论”的方式引导学生积极思考并讨论制取氢氧化亚铁的多种方法及实验要注意的问题。帮助学生熟练掌握铁的氢氧化物的制备方法，并理解制备原理。
铁及其化合物广泛存在并应用于生产和生活实际，从中发现有助于学生学习、贴近教学实际的素材，从而创设出真实、生动、有意义的教学情境，不仅可以激发学生的学习兴趣，引导学生积极主动地学习;为此，教学中要让学生学会在真实情境中运用知识解决简单的化学问题，促进学科核心素养的形成。在讲授铁的氧化物时，还可以考虑从打印机或复印机使用的墨粉中铁的氧化物入手进行问题设计和探究等。
教学目标
1.通过学习铁的氧化物和氢氧化物，学会从物质类别和元素价态的视角认识具有变价元素物质间的转化关系，并建立认识模型，丰富研究物质的思路和方法。
2.通过实验探究铁的氢氧化物的化学性质，并能用化学方程式或离子方程式正确表示。体会实验对认识和研究物质性质的重要作用，形成证据意识。
3.结合应用实例，将铁的氧化物和氢氧化物性质的知识运用于解决生产、生活中简单的化学问题，强化性质决定用途的观念。
教学重、难点
重点：铁的氧化物性质、铁的氢氧化物性质及制备
难点：制备氢氧化亚铁的实验设计
核心素养
宏观辨识与微观探析：根据物质的分类和实验事实，通过对实验现象及原理的分析，了解铁的氧化物和氢氧化物的主要性质。
证据推理与模型认知：通过对化学实验现象的观察进行适度的推理，建立证据意识，能基于证据对物质组成、结构及其变化提出可能的假设，通过分析推理加以证实，建构铁的氧化物和氢氧化物性质、制备的认知模型。
科学探究与创新意识：通过讨论交流氢氧化亚铁制备实验设计方案，体验利用化学实验进行科学探究的过程与方法，培养初步的科学探究能力和实验创新意识。
学情分析
上节课学生刚刚学习铁的部分理论基础，初中阶段知道了一些铁的氧化物和氢氧化物的性质。在学习方式上，能够接受从熟悉事物入手类比学习新知，但对于新物质的学习却比较片面，更多的只关注方程式的记忆和书写，缺乏主动理解。同时也缺乏对知识体系进行一定的整合和建构能力，通过已有知识的迁移运用能力还不足。对于部分疑难点更喜欢在学习过程中通过实证或实验探究去解决，学生化学实验探究活动的模型并未完全建立起来，学生化学学科核心素养有待提升。
教学过程
教学环节
教学活动
设计意图
环节一、
情景导入
生活情境
【回顾1】金属及其化合物的类型及转化有和规律和特点？
【学生】金属化合物的主要类型及转化是 金属氧化物 → 氢氧化物（碱）→盐；金属化合物类别不同、价态 不同，性质 不同。
【回顾2】铁与氧气反应的特点、铁锈的成分是什么？
【学生】铁在氧气中燃烧的化学方程式为： 3Fe+2O2eq \(=====,\s\up7(点燃))Fe3O4 （填化学式），铁锈的主要成分为 Fe2O3 。
【预习1】基于价态视角铁的氧化物类型及特点。
【学生】铁在化合物中主要有 +2、+3两 种价态，铁的氧化物主要有氧化亚铁、氧化铁（又名 铁红 ）、 四氧化三铁（又名 磁性氧化铁）三种。氧化铁 常用作红色油漆和涂料，赤铁矿的主要成分是 Fe2O3 。
【预习2】硫酸亚铁与请氧化钠溶液反应的现象及方程式。
【学生】FeSO4和NaOH溶液反应的现象：生成白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，化学方程式：FeSO4＋2NaOH=Fe(OH)2＋Na2SO4 、 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
【导入】红砖和青砖都是生活中用到的建筑材料（见PPT图片），两者都含的铁的氧化物。红砖的成分是粘土(主要是硅酸盐)，红色来自于三氧化二铁。其中的主要反应是焦炭和水在高温下反应生成一氧化碳和氢气(又叫水煤气)，两种气体都有还原性，在高温下降三价铁还原成二价得到氧化亚铁是黑色的—是青砖。出窑前不加水则得到三价铁的氧化物是红棕色的—是红砖。。
回顾旧知，预习新知创设生活情境，为探究新知做铺垫。
环节二、
氧铁的氧化物
活活动一、探究铁的氧化物分类及物理性质
【过渡】在自然界中铁主要以化合物的形式存在于矿石中，其中比较常见的是磁铁矿和赤铁矿。
【问题1】阅读教材P66-67页内容，思考铁的氧化物类型及物理性质是什么？并完成下表内容：
【教师】展示样品，投影表格及铁的三种氧化物的图示：氧化亚铁、氧化铁和四氧化三铁。
【学生】完成表格内容：
名称
氧化亚铁
氧化铁
四氧化三铁
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗名
—
铁红
磁性氧化铁
铁的化合价
＋2
＋3
＋2，＋3
颜色、状态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
溶解性
都不溶于水
【教师】评价、强调：氧化亚铁是一种黑色粉末，不稳定，受热会转化为四氧化三铁；氧化铁是一种红棕色粉末，俗称铁红，常用作油漆、涂料等的红色颜料；四氧化三铁是具有磁性的黑色晶体，俗称磁性氧化铁。
【问题2】结合铁的氧化物的物理性质，思考烧制砖瓦时，向窑内添加大量的煤炭后封窑1天，从窑顶向下慢慢浇水7天的目的是什么？红砖和青砖两者颜色不同的原因是什么？
【学生1】烧制砖瓦时，从窑顶向下慢慢浇水的目的是水蒸气和窑内高温的炭发生化学反应产生大量的还原气体（氢气和一氧化碳），它们把氧化铁又逐渐还原成为四氧化三铁，而制得青砖。
【学生2】两者颜色不同的原因是两者所含的铁的氧化物是不一样，红砖中含的是氧化铁，青砖中含的是四氧化三铁。
【教师】评价、补充。
【对应训练1】下列说法正确的是( )
A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B．Fe2O3为碱性氧化物，可与水反应生成Fe(OH)3
C．铁锈的主要成分是Fe2O3
D．Fe3O4中铁元素有＋2价和＋3价，Fe3O4是混合物
【答案】C
【解析】赤铁矿、铁锈的主要成分均是Fe2O3，A错误，C正确；Fe2O3为碱性氧化物，但不与水反应，B错误；Fe3O4为化合物，不是混合物，D错误。
【对应训练2】“秦砖汉瓦”是我国传统建筑文化的一个缩影。同是由黏土烧制的砖瓦，有的是黑色的，有的却是红色的，你猜测其中的原因可能是( )
A．土壤中含有铁粉、二氧化锰等
B．黑砖瓦是煅烧过程中附着了炭黑，红砖瓦则是添加了红色耐高温染料
C．土壤中含有的铜元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色CuO和红色Cu
D．土壤中含有的铁元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色Fe3O4或FeO和红色Fe2O3
【答案】D
【解析】黏土中含有铁元素，在烧制砖瓦时，与O2反应，生成氧化物，铁元素的氧化物有3种，FeO与Fe3O4为黑色，Fe2O3为红棕色，故D项正确。
通过观察、分析，联系生活实际，认识铁的氧化物及物理性质。
创设问题情境，强化知识的应用。
检测与评价，发现问题，调控课堂，提高效率。
活动二、探究铁的氧化物的化学性质
【过渡】根据之前的学习，如何按照氧化物性质的不同对铁的氧化物进行分类呢？下面我们先来探究铁的氧化物的化学性质。
【问题1】铁元素可以形成三种氧化物，分别是氧化亚铁（ FeO ）、氧化铁（Fe2O3）和四氧化三铁（Fe3O4）。分别从物质类别和元素价态两方面推测这三种氧化物的化学性质有什么异同？
【学生1】从分类的角度分析，三者都是金属氧化物，都能与酸反应。三者都难溶于水，不与水反应。
【学生2】从价态的角度分析， FeO、 Fe3O4既有氧化性又有还原性， Fe2O3主要有氧化性。
【教师】评价、强调：氧化亚铁和氧化铁都属于碱性氧化物，分别对应了氢氧化亚铁和氢氧化铁；而四氧化三铁不属于碱性氧化物，因为不存在其对应的化合价不变的碱。
【问题2】阅读教材P57第三自然段，根据各类物质的通性和氧化还原反应规律，结合下表回答铁的氧化物具有哪些主要化学性质？
【教师】投影表格、巡视。
【学生】完成表格内容、展示交流：
FeO
Fe2O3
Fe3O4
铁的化合价
+2
+3
+2、+3
氧化物类别
碱性氧化物
碱性氧化物
不是碱性氧化物
与非氧化性酸反应
FeO+2H + =Fe2+ +H2O
Fe2O3+6H + =2Fe3+ +3H2O
Fe3O4+8H + =2Fe3+ + Fe2++4H2O
与还原剂反应
(H2、CO、Al等)
FeO+CO eq \(\(\s\up6(_____),\s\up4(_____)),\s\up6(高温))Fe+CO2
Fe2O3+3CO eq \(\(\s\up6(_____),\s\up4(_____)),\s\up6(高温))2Fe+3CO2
3Fe3O4+8Aleq \(=====,\s\up7(点燃))9Fe+4Al2O3
用途
用作红色油漆和涂料；赤铁矿是炼铁原料
炼铁、电讯器材、烤蓝
【教师】评价、强调：铁的氧化物都不与水反应，与酸性氧化物反应也很困难，主要是与酸反应。
【问题3】归纳总结铁的三种氧化物组成、性质各有何特点及主要用途有哪些？
【学生1】化合态铁的常见化合价只有＋2价和＋3价，Fe3O4可以看成由FeO和Fe2O3按物质的量之比1∶1组合而成的复杂氧化物，通常也可写成FeO·Fe2O3的形式。
【学生2】FeO、Fe2O3属于碱性氧化物，Fe3O4不属于碱性氧化物。氧化铁常用作红色油漆和涂料，赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁原料。工业炼铁的反应原理：Fe2O3＋3COeq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2。
【学生3】Fe3O4与盐酸反应可分别看作Fe2O3、FeO与盐酸反应，然后把两个反应式相加。
【学生4】FeO、Fe3O4遇氧化性酸(如HNO3)发生氧化还原反应，＋2价的铁均被氧化成＋3价。
【教师】评价、补充。
【对应训练1】下列关于铁的氧化物说法错误的是 ( )
A．铁的氧化物在通常状况下都是有色固体
B．四氧化三铁是一种复杂的铁的氧化物，它与盐酸反应后的溶液中同时存在Fe2＋和Fe3＋
C．FeO在空气中加热生成Fe2O3
D．工业上常使用铁的氧化物作原料冶炼铁
【答案】C
【解析】铁的氧化物在通常状况下都是有色固体，如氧化铁是红棕色固体，氧化亚铁和四氧化三铁都是黑色固体，故A正确；四氧化三铁是一种复杂的铁的氧化物，可看作是由FeO、Fe2O3组成的化合物，它与盐酸反应后的溶液中同时存在Fe2＋和Fe3＋，B正确；FeO在空气中加热生成Fe3O4，故C错误；工业上常使用铁的氧化物作原料，用一氧化碳冶炼铁，故D正确。
【对应训练2】关于铁的三种氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)，下列叙述中正确的是（ ）
A．铁的三种氧化物中铁元素的化合价完全相同
B．都是碱性氧化物，都能与盐酸反应生成氯化铁和水
C．铁的三种氧化物在高温条件下都能被CO还原为Fe
D．四氧化三铁中铁元素有＋2价和＋3价，它是一种混合物
【答案】C
【解析】A．铁的三种氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)中Fe元素的化合价分别为+2，+2和+3，+3价，各不相同，A错误；B．碱性氧化物与酸反应会生成相应的盐和水，FeO、Fe2O3、Fe3O4分别与盐酸反应生成的是亚铁盐、亚铁盐和铁盐、铁盐，Fe3O4不属于碱性氧化物，B错误；C．CO具有还原性，可在高温条件下将铁的三种氧化物还原为Fe，C正确；D．四氧化三铁中铁元素有＋2价和＋3价，能写出化学式，所以四氧化三铁为纯净物，不是混合物，D错误；故选C。
利用已有知识，预测新物质的性质，培养利用所学解决实际问题的能力。
借助对比分析方法，认识和掌握铁的三种氧化物的化学性质。培养”证据推理和模型认知”的化学核心素养。
检测与评价，通过反馈，发现问题，调控课堂，提高效率。
环节三、
铁铁的氢氧化物
活
活
动活动一、铁的氢氧化物性质、制备及转化
【过渡】在初中学习了氢氧化铁是红褐色沉淀，我们是不是可以用向补铁试剂的溶液中，滴加氢氧化钠试剂的方法，来检验其中的亚铁离子呢？这就需要来研究一下亚铁离子与碱的反应情况。
【问题1】实验探究：完成教材P67【实验3-1】，补充实验：向FeCl3溶液中滴加NaOH溶液，描述实验现象并分析可能的原因？
【教师】演示实验或播放实验视频。
【学生】观察实验现象、思考实验原理。
【学生1】氯化铁溶液中滴加氢氧化钠溶液有红褐色沉淀生成，该沉淀为氢氧化铁，方程式为：Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3↓。
【学生2】向FeSO4溶液中滴加NaOH溶液，看到白色絮状沉淀迅速变灰绿色，最后变红褐色沉淀。（见PPT图片）
【学生3】在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，因此现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，反应的化学方程式为：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
【教师】评价、补充，
【问题2】归纳小结：铁的氢氧化物的制备方法、性质及转化有何规律？并完成下表内容。
【教师】投影表格、巡视观察巡视完成情况。
【学生】完成表格内容、展示交流：
名称
氢氧化亚铁
氢氧化铁
化学式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
颜色、状态
白色固体
红褐色固体
水溶性
都不溶于水
与盐酸反应(离子方程式)
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
稳定性
在空气中不稳定，易被氧化
不稳定，受热易分解：2Fe(OH)3eq \(=====,\s\up7(△),\s\d5( ))Fe2O3＋3H2O
制备方法
(离子方程式)
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
转化
方程式：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
现象：Fe(OH)2转化成Fe(OH)3的特殊现象是白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色。
【教师】评价、强调：氢氧化铁和氢氧化亚铁在颜色有差异，两者都是碱，都可以与酸反应生成盐和水，另外氢氧化铁对热不稳定，受热会分解，得到氧化铁。
【对应训练1】下列说法中，不正确的是（ ）
A．FeCl3溶液和FeCl2溶液都是黄色的
B．Fe(OH)2是白色的，Fe(OH)3是红褐色的
C．FeO、 Fe2O3都能与盐酸反应
D．FeCl3溶液、FeCl2溶液都能与NaOH溶液反应
【答案】A
【解析】A．FeCl3溶液是黄色的，FeCl2溶液是浅绿色的，A项错误；B．Fe(OH)2是白色的，Fe(OH)3是红褐色的，B项正确；C．FeO、 Fe2O3都是金属氧化物，金属氧化物一般都能与盐酸反应，C项正确；D．FeCl3溶液、FeCl2溶液与NaOH溶液反应分别生成氢氧化铁沉淀和氢氧化亚铁沉淀，故FeCl3溶液、FeCl2溶液都能与NaOH溶液反应，D项正确；答案选A。
【对应训练2】将一定量铁粉溶解于足量稀硫酸中，然后向溶液中滴加足量NaOH溶液，充分反应后过滤将滤渣在空气中加热至1000℃完全反应，最终得到的固体的成分为（ ）
A．FeO B．Fe(OH)2 C．Fe2O3 D．Fe(OH)3
【答案】C
【解析】将一定量铁粉溶解于足量稀硫酸中发生反应：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，然后向溶液中滴加足量NaOH溶液，发生反应：FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4，4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，充分反应后过滤将滤渣在空气中加热至1000℃完全反应，反应为：2Fe(OH)3 eq \(\(\s\up6(_____),\s\up4(_____)),\s\up6(高温))Fe2O3+3H2O，最终得到的固体成分为Fe2O3；故选C。
通过实验探究，了解铁的请氧化物制备方法和性质，体验科学探究的过程与方法。
通过归纳、总结，全面、系统掌握铁的两中氢氧化物的主要性质及转化原理。培养证据推理与模型认知的化学核心素养。
检测与评价，通过反馈，发现问题，提高效率。
活
活活动二、探究Fe(OH)2的制备方法
【过渡】从前面的实验可知，氢氧化亚铁在空气中不稳定，很溶液被空气重点氧气氧化为氢氧化铁。下面我们将进一步探究制备稳定的氢氧化亚铁的一些方法。
【问题1】结合教材P689页“思考与讨论”：由实验3-1可知，白色的Fe(OH)2会被溶解在溶液中的氧气氧化。那么，在实验室里，如何得到Fe(OH)2呢?
【教师】 Fe(OH)2会被溶解在溶液中的氧气氧化，因此实验室中得到Fe(OH)2的关键是防止氧气的干扰。其中包括溶液中的氧气的干扰与空气中的氧气的干扰。制备Fe(OH)2时应注意：
【学生1】Fe2+必须是新制的,并放入铁粉,以防Fe2+被氧化成Fe3+;
【学生2】为了防止Fe2＋被氧化，配制FeSO4溶液的蒸馏水和NaOH溶液要煮沸，尽可能除去O2。
【学生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。
【学生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其他密度小于水而不溶于水的有机物、排除装置中的空气等，以隔绝空气。
【教师】评价、投影、强调：制备较稳定的氢氧化亚铁关键是隔绝空气。如：
【问题2】下图为实验方案改进，请讨论图①的防氧化原理。图②的防氧化原理和图①类似，如何操作才能达到目的？用图③装置能制备氢氧化亚铁吗？若能，该如何操作？
【学生1】图①铁粉和硫酸反应得到H2，装置充满了H2，生成的Fe(OH)2没有与O2接触。
【学生2】图②打开止水夹a,检验试管B出口处排出的氢气的纯度。当排出的H2纯净时，夹紧止水夹a。
【学生3】能。具体操作:注射器A吸入NaOH溶液后用硅胶塞封口,再用注射器B将FeSO4溶液缓慢推入注射器A中,使两溶液混合反应。
【教师】评价、补充。
【问题3】归纳小结：Fe(OH)2和Fe(OH)3性质的比较，填写下表内容。
【教师】投影表格、巡视观察完成情况。
【学生】完成表格内容、展示交流：
化学式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
物质类别
二元弱碱
三元弱碱
色态
白色固体
红褐色固体
溶解性
难溶于水
难溶于水
与非氧化性强酸反应
Fe(OH)2＋2H＋=== Fe2＋＋2H2O
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
与氧化性酸反应
3Fe(OH)2＋10HNO3(稀) ===
3Fe(NO3)3＋NO↑＋8H2O
同上
不稳定性
在空气中分解产物很复杂
2Fe(OH)3 eq \(=====,\s\up7(△),\s\d5( ))Fe2O3＋3H2O
【教师】评价、补充。
【对应训练1】实验室可用图装置制备Fe(OH)2。下列说法不正确的是（ ）
A．配制NaOH溶液和FeSO4溶液的蒸馏水要提前煮沸
B．实验前可在FeSO4溶液上面加一层煤油
C．得到的Fe(OH)2为红褐色固体
D．实验结束后的胶头滴管，要先用盐酸浸泡，再用水洗
【答案】C
【解析】如图，利用NaOH溶液与FeSO4溶液反应得到Fe(OH)2和Na2SO4，Fe(OH)2易被空气氧化。A项，FeSO4和Fe(OH)2中铁元素呈＋2，易被氧化，故配制NaOH溶液和FeSO4溶液的蒸馏水要提前煮沸，除去水中溶解的氧气，正确；B项，实验前可在FeSO4溶液上面加一层煤油，浮在水面上，可隔绝空气，正确；C项，得到的Fe(OH)2为白色固体，错误；D项，实验结束后的胶头滴管含碱性溶液，要先用盐酸浸泡，再用水洗，正确。
【对应训练2】关于甲、乙、丙、丁四套装置的说法正确的是（ ）
A．用装置甲制取氯气
B．用装置乙除去氢气中的少量氯化氢
C．用丙装置可以较长时间看到白色Fe(OH)2白色沉淀
D．用丁装置证明碳酸氢钠受热易分解
【答案】C
【解析】A．MnO2与浓盐酸混合制取Cl2需要在加热条件下进行，装置中缺少加热装置，因此不能用于制取Cl2，A项错误；B．HCl溶于水产生盐酸，盐酸与NaHCO3发生产生CO2气体，导致Cl2中含有新杂质CO2气体，不能达到目的，B项错误；C．试管中Fe与H2SO4反应产生FeSO4和H2，产生的H2将试管A、B及导气管中空气排出，待其中没有空气后，关闭阀门a，反应产生的H2又将A中新制取的FeSO4压入B试管中，发生反应：FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4，由于处于H2的惰性环境，产生的Fe(OH)2不会被氧化，因此可以较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀，C项正确；D．固体加热时为防止产生的水蒸气冷凝回流，试管口应该略向下倾斜，D项错误；答案选C。
通过制备氢氧化亚铁的实验设计探究，了解氢氧化亚铁的制备方法，培养实验创新能力和“科学探究与创新意识”的化学核心素养。
创设问题情境，进一步认识氢氧化亚铁的制备方法、深度理解其原理。
通过对比分析、归纳总结，掌握铁的两中氢氧化物的主要化学性质。
检测与评价，发现问题，调控课堂，提高效率。
环节四、课后巩固
作业设计
1．下列有关物质的性质与用途不具有对应关系的是（ ）
A．铁粉能与O2反应，可用作食品保存的吸氧剂
B．聚合硫酸铁能水解并形成胶体，可用于净水
C．FeCl3具有氧化性，可用于腐蚀印刷电路板上的Cu
D．纳米Fe3O4能与酸反应，可用作铁磁性材料
【答案】D
【解析】A．铁粉能与O2反应，因此铁粉可用作食品保存的吸氧剂，物质的性质与用途具有对应关系，故A不符合题意；B．聚合硫酸铁能水解并形成胶体，胶体能吸附杂质，因此聚合硫酸铁可用于净水，物质的性质与用途具有对应关系，故B不符合题意；C．FeCl3具有氧化性，氯化铁和铜反应生成氯化铜和氯化亚铁，因此氯化铁可用于腐蚀印刷电路板上的Cu，物质的性质与用途具有对应关系，故C不符合题意；D．纳米Fe3O4能与酸反应生成氯化亚铁、氯化铁和水，纳米Fe3O4可用作铁磁性材料，物质的性质与用途不具有对应关系，故D符合题意。综上所述，答案为D。
2．《神农本草经》记载：“磁石，味辛寒，主周痹风湿，肢节中痛，不可持物，洗洗酸消，除大热烦满及耳聋。”下列说法错误的是（ ）
A．磁石的主要成分是碱性氧化物Fe3O4 B．磁石呈黑色
C．磁石不溶于水 D．磁石可作药材使用
【答案】A
【解析】A．磁石的主要成分是Fe3O4，但不是碱性氧化物， 碱性氧化物是能和酸作用，只生成一种盐和水的金属氧化物；而四氧化三铁虽可以和酸反应，但同时生成铁盐和亚铁盐两种盐，所以不是碱性氧化物，A错误；B．磁石呈黑色，B正确；C．磁石的主要成分是Fe3O4，难溶于水，C正确；D．根据题意可做药材，D正确；故选A。
3．下列有关铁及其化合物的说法中正确的是（ ）
A．Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的黑色颜料
B．铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2
C．铁的氧化物都难溶于水，且不与水反应
D．FeO不稳定，在空气中受热会迅速被氧化成Fe2O3
【答案】C
【解析】A．Fe2O3俗称铁红，红棕色固体，常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料，故A错误；B．铁与高温水蒸气反应产物为四氧化三铁，故B错误；C．铁有三种氧化物氧化亚铁、氧化铁、四氧化三铁，均不溶于水，且不能与水反应，故C正确；D．FeO不稳定，在空气中受热转化成四氧化三铁，故D错误；故选：C。
4．氧化还原反应广泛存在，下列变化中没有发生氧化还原反应的是（ ）
A．用焦炭将Fe2O3冶炼成生铁
B．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速发生转化
C．用石灰浆粉刷墙壁
D．Fe(OH)2白色沉淀在空气中放置变成红褐色
【答案】C
【解析】A．用焦炭将Fe2O3，冶炼成生铁，反应为置换反应，C、Fe的化合价发生改变，为氧化还原反应，A与题意不符；B．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，变为四氧化三铁，为氧化还原反应，B与题意不符；C．用石灰浆粉刷墙壁，为氢氧化钙与二氧化碳反应生成碳酸钙和水，各元素的化合价未变，为非氧化还原反应, C符合题意；D．Fe(OH)2白色沉淀在空气中放置最终变成红褐色，原理为：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，涉及氧化还原反应，D与题意不符；故选C。
5．下列各图示中能较长时间观察到Fe(OH)2的是（ ）
A．①②③ B．①②④ C．①②③④ D．②③④
【答案】B
【解析】①稀硫酸和铁粉生成H2，氢气排除了装置中的空气，在滴加氢氧化钠溶液，可以观察到白色沉淀；②稀硫酸和铁粉生成H2，打开a止水夹，氢气排除了装置中的空气，过一段时间关闭a止水夹，A中生成硫酸亚铁的试管压强增大，将硫酸亚铁压如B试管，可以观察到白色沉淀；③与空气直接接触，Fe(OH)2迅速被空气氧化成灰绿色最终变成红褐色的Fe(OH)3，不能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀；④在硫酸亚铁溶液上面加苯液封，隔绝空气，能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀；综上所述，①②④符合题意；故选B。
6．某实验兴趣小组同学采用如图所示装置制备Fe(OH)2，下列说法错误的是（ ）
A．实验开始前，应检查装置气密性
B．气体a的主要成分为氢气
C．为了制备较纯的Fe(OH)2，应打开K1，关闭K2，将装置内的气体尽可能赶出去
D．盛装稀盐酸的仪器使用前要检查是否漏液
【答案】C
【解析】铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，开始实验时打开K2，产生的氢气将装置内空气排尽，再关闭K2，利用压强差将氯化亚铁溶液压至氢氧化钠溶液中生成Fe(OH)2沉淀；A项，由于Fe(OH)2易被氧化，该实验关键是隔绝氧气，且铁和稀盐酸反应生成氢气，则实验开始前，应检查装置气密性，正确；B项，铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，产生的氢气将装置内空气排尽，气体a的主要成分为氢气，正确；C项，开始实验时打开K2，产生的氢气将装置内空气排尽，错误；D项，为方便控制反应进度，盛装稀盐酸的仪器分液漏斗使用前要检查是否漏液，正确。
7.用废铁屑[主要成分为Fe和铁锈(Fe2O3)，还含有C等难溶于酸的杂质]为原料制备Fe2O3的一种实验流程如下：
下列与流程相关的装置或操作正确且能达到实验目的的是（ ）
A．可在装置甲中进行“酸浸”操作
B．按图乙所示操作配制“酸浸”所需的3 ml·L－1 H2SO4溶液
C．用装置丙过滤“酸浸”后所得悬浊液
D．用装置丁灼烧Fe(OH)3固体制Fe2O3
【答案】A
【解析】由题给流程可知，向废铁屑中加入稀硫酸酸浸、过滤得到含有Fe2＋、Fe3＋的滤液和含有碳的滤渣；向滤液中加入氢氧化钠溶液，在空气中静置、过滤得到氢氧化铁；灼烧氢氧化铁得到氧化铁。A项，由图可知，甲装置为固液不加热装置，可进行“酸浸”操作，正确；B项，配制“酸浸”所需的稀硫酸溶液时，胶头滴管应在容量瓶的正上方，不能插入容量瓶中，错误；C项，过滤时，应用玻璃棒引流，防止溶液溅出，错误；D项，灼烧氢氧化铁固体时，应在坩埚中进行，不能在烧杯中直接灼烧固体，错误。
8．物质分类与转化是学习化学的重要方法，如图为铁及其化合物的“价一类”二维图，请回答：
（1）填写二维图中缺失的类别A___________和化学式B___________，物质B的颜色为___________。
（2）利用下述反应可实现转化①：2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－＝2FeO42－＋3Cl－＋5H2O，用单线桥法标注电子转移情况_______________________________________，并指明氧化剂：___________(填化学式)。
（3）结合二维图中信息推测在转化②中FeO42－表现的性质为_________(填“还原性”或“氧化性”)。
（4）向FeCl2溶液试管底部加入NaOH溶液，放置一段时间后。观察到的实验现象为_________________________________________________________。
【答案】（1）单质 Fe2O3 红棕色
（2） ClO－
（3）氧化性
（4）有白色絮状沉淀生成，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色沉淀
【解析】（1）根据二维图，Fe为单质，即A为单质，B为氧化物，且Fe元素为价态为＋3价，即B的化学式为Fe2O3；Fe2O3为红棕色固体；（2）Fe(OH)3中Fe的化合价由＋3价升高为＋6价，ClO－中Cl的价态由＋1降低为－1价，用单线桥表示形式为；氧化剂为ClO－；（3）转化②中Fe的化合价由＋6价降低为＋3价，高铁酸根离子表现氧化性；故答案为氧化性；（4）FeCl2与NaOH溶液反应生成白色絮状沉淀Fe(OH)2，Fe(OH)2容易被氧化成Fe(OH)3，现象为：有白色絮状沉淀生成，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色沉淀。
及时巩固、消化所学，促进掌握必备知识，评价教学效果，为后期优化教学方案提供依据，培养分析问题和解决问题等关键能力。
课堂总结
板书
设计
第二章 铁 金属材料
第一节 铁及其化合物
第二课时 铁的氧化物和氢氧化物
一、铁的氧化物
1.铁的氧化物类型：氧化亚铁（FeO）、氧化铁（Fe2O3）、四氧化三铁（Fe3O4）
2.物理性质：均不熔于水、FeO—黑色粉末、Fe2O3—红棕色粉末、Fe3O4—黑色晶体。
3.化学性质：FeO、Fe2O3为碱性氧化物，Fe3O4不是碱性氧化物。
二、铁的氢氧化物
1.物理性质：均不熔于水、Fe(OH)2—白色固体、Fe(OH)3—红褐色固体.
2.化学性质：均为弱碱，具有碱的通性。
3.氢氧化亚铁的制备
教学
反思
本课时教学设计以问题为导向，基于物质的分类及价态规律，推测铁的氧化物和氢氧化物的性质，充分利用对比分析方法，通过观察思考、实验探究，可有效帮助学生理解并掌握它们的性质，培养学生证据推理和模型认知的化学核心素养。对氢氧化亚铁制备实验的进一步探究，不仅激发了学生的求知欲和学习兴趣，同时还培养了学生科学探究与创新意识的化学核心素养。教学过程学生有较充足的时间思考、展示、交流，充分体现了教学中学生的主体地位，激活学生思维，培养学生发现问题和解决问题等关键能力。
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