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3.1铁及其化合物 教学设计
一、核心素养目标
宏观辨识与微观探析：能通过颜色、状态等宏观特征区分铁的不同化合物，如FeO的黑色、Fe O 的红棕色、Fe O 的黑色；理解铁元素化合价（0、+2、+3价）的微观差异是物质性质不同的本质原因，能从化合价角度解释Fe 的还原性与Fe 的氧化性。
变化观念与平衡思想：认识铁及其化合物之间的转化规律，如Fe与氧化剂反应生成Fe 或Fe 的条件差异；理解Fe 与Fe 相互转化的氧化还原本质，建立“化合价升降—电子转移”的变化观念，能预测物质在不同反应条件下的转化产物。
证据推理与模型认知：通过实验现象（如溶液颜色变化、沉淀生成与溶解）作为证据，推理铁及其化合物的性质；构建“物质类别—化合价”二维认知模型，如基于铁的氧化物、氢氧化物、盐的类别及化合价，系统梳理其性质与转化关系，提升模型应用能力。
科学探究与创新意识：能设计Fe 与Fe 检验、相互转化的探究实验，规范操作并记录现象；在实验中发现问题，如“Fe(OH) 易被氧化”，并尝试通过改进实验装置（如加煤油隔绝空气）解决问题，培养探究精神与创新思维。
科学态度与社会责任：了解铁及其化合物在生产生活中的应用，如Fe O 用于炼铁、FeSO 用于补铁剂；认识铁元素缺乏对人体的影响，树立“化学服务生活”的观念；在实验中规范操作、重视环保，培养严谨的科学态度与责任意识。
二、教学重难点
重点：铁的三种氧化物（FeO、Fe O 、Fe O ）的物理性质与主要化学性质，如与酸的反应；铁的两种氢氧化物（Fe(OH) 、Fe(OH) ）的制备方法与性质差异，尤其是Fe(OH) 的还原性；Fe 与Fe 的检验方法（KSCN溶液、淀粉-KI试纸等）及相互转化条件；能结合化合价升降分析铁元素的氧化还原反应。
难点：Fe O 中Fe元素化合价的分析及与酸反应的化学方程式书写；Fe(OH) 制备实验中，防止其被氧化的实验设计与操作细节；Fe 与Fe 相互转化的条件判断，如Fe 需强氧化剂（Cl 、H O 等）才能转化为Fe ，Fe 需还原剂（Fe、Cu等）才能转化为Fe ；运用“物质类别—化合价”模型解决铁及其化合物的推断与计算问题。
三、教学环节设计
（一）情境导入：铁的“百变身份”
1.实物与图片展示：呈现一组铁及其化合物的实物与应用图片——①铁钉（纯铁）、②铁锈（主要成分为Fe O ）、③红砖（含Fe O ）、④补铁口服液（含FeSO ）、⑤磁铁（主要成分为Fe O ），提问学生：“这些物质都含有铁元素，为何颜色、用途差异如此大？它们的组成和性质有何不同？”
2.生活问题聚焦：播放“铁锅生锈”的短视频片段，提出问题：“铁锅为何会生锈？铁锈的成分是什么？如何防止铁锅生锈？”引导学生思考铁及其化合物的性质差异，自然引出本节课主题——铁及其化合物。
3.师生互动：开展“铁元素踪迹”分享活动，让学生列举生活中含Fe元素的物质，如不锈钢餐具、血红蛋白（含Fe ）、油漆颜料（Fe O ）等，教师将学生回答分类记录，初步建立“铁及其化合物种类多、用途广”的认知。
（二）探究新知一：铁的氧化物——“铁的不同外衣”
1.自主观察与对比：给每组学生发放FeO、Fe O 、Fe O 三种固体样品（标注编号），指导学生从颜色、状态、溶解性（取少量样品加蒸馏水振荡）三个维度观察，记录实验现象，完成初步对比。
2.性质探究实验1：铁的氧化物与酸的反应
（1）实验操作：每组取三种氧化物样品各少量，分别加入稀盐酸（1mol/L），振荡，观察溶液颜色变化，触摸试管外壁感受温度变化。
（2）现象记录与分析：学生发现FeO与稀盐酸反应生成浅绿色溶液（含Fe ），Fe O 反应生成黄色溶液（含Fe ），Fe O 反应生成黄色溶液（提示含Fe ），且三种反应均有热量放出（放热反应）。教师引导分析：“溶液颜色差异说明生成的铁离子化合价不同，FeO中Fe为+2价，Fe O 中Fe为+3价，Fe O 中Fe的化合价如何？”
（3）化合价分析：讲解Fe O 的特殊组成，可表示为FeO·Fe O ，其中既有+2价Fe，也有+3价Fe，因此与酸反应时会生成Fe 和Fe ，但因Fe 颜色更深，溶液整体呈黄色。
3.核心性质总结：教师引导学生结合实验现象和教材内容，总结三种氧化物的核心性质——
（1）FeO：黑色粉末，碱性氧化物，与酸反应生成Fe 和水，不稳定，易被氧化；
（2）Fe O ：红棕色粉末（俗称铁红），碱性氧化物，与酸反应生成Fe 和水，常用作颜料和炼铁原料；
（3）Fe O ：黑色晶体（俗称磁性氧化铁），具有磁性，与酸反应生成Fe 、Fe 和水，是磁铁的主要成分。
4.师生互动：开展“方程式书写竞赛”，教师给出三种氧化物与稀硫酸反应的反应物，学生分组书写化学方程式，如Fe O +3H SO =Fe (SO ) +3H O，Fe O +4H SO =FeSO +Fe (SO ) +4H O，教师点评并纠正错误，强调Fe O 反应方程式的配平技巧。
（三）探究新知二：铁的氢氧化物——“易变的沉淀”
1.制备实验探究：Fe(OH) 与Fe(OH) 的制备
（1）实验设计与操作：
①制备Fe(OH) ：取2mLFeCl 溶液（0.1mol/L）于试管中，逐滴加入NaOH溶液（0.1mol/L），观察现象；
②制备Fe(OH) ：取2mLFeSO 溶液（0.1mol/L）于试管中，逐滴加入NaOH溶液（0.1mol/L），观察现象（重点观察沉淀颜色变化）。
（2）现象对比与疑问：学生发现FeCl 与NaOH反应立即生成红褐色沉淀（Fe(OH) ），而FeSO 与NaOH反应先生成白色沉淀，随后迅速变为灰绿色，最终变为红褐色。教师提问：“白色沉淀为何会变色？最终的红褐色沉淀是什么物质？”
2.性质探究实验2：Fe(OH) 的还原性
（1）改进实验设计：为防止Fe(OH) 被氧化，教师演示改进实验——在FeSO 溶液表面滴加少量煤油（隔绝空气），用长胶头滴管吸取NaOH溶液，插入FeSO 溶液液面下再滴加，观察现象。
（2）现象与分析：改进实验中白色沉淀（Fe(OH) ）保存时间明显延长，教师讲解：“Fe(OH) 具有强还原性，易被空气中的O 氧化，反应方程式为4Fe(OH) +O +2H O=4Fe(OH) ，这就是白色沉淀变色的原因。”
3.性质探究实验3：Fe(OH) 的热稳定性
（1）实验操作：取少量Fe(OH) 沉淀于试管中，用酒精灯加热，观察试管内壁现象。
（2）现象与结论：加热后Fe(OH) 红褐色沉淀逐渐分解为红棕色粉末（Fe O ），试管内壁出现水珠，证明Fe(OH) 受热易分解，反应方程式为2Fe(OH) △Fe O +3H O。
4.师生互动：开展“实验反思”讨论，让学生思考“制备Fe(OH) 时，除了加煤油，还可采用哪些方法隔绝空气？”引导学生提出“用氮气保护”“使用新制FeSO 溶液（防止Fe 被氧化）”等方案，培养实验创新思维。
（四）探究新知三：Fe 与Fe 的检验与转化——“铁离子的变身术”
1.检验方法探究实验：
（1）实验准备：给每组提供FeCl 溶液、FeCl 溶液、KSCN溶液（硫氰化钾）、淀粉-KI试纸、氯水（新制）、铁粉等试剂。
（2）自主探究：学生根据教材提示和已有知识，设计Fe 与Fe 的检验方案，教师巡回指导，重点关注以下两组实验：
①取少量FeCl 和FeCl 溶液，分别滴加KSCN溶液，观察现象——FeCl 溶液立即变红，FeCl 溶液无明显现象；
②取少量FeCl 溶液，滴加淀粉-KI试纸，观察现象——试纸变蓝（Fe 氧化I 生成I ）。
（3）检验方法总结：教师引导学生归纳核心检验方法——Fe 常用KSCN溶液检验（变红），Fe 可先加KSCN溶液无现象，再加氯水变红（排除Fe 干扰）。
2.转化规律探究实验：
（1）Fe 转化为Fe ：取2mLFeCl 溶液于试管中，滴加2滴KSCN溶液（无现象），再逐滴加入氯水，振荡，观察溶液颜色变化——溶液逐渐变红，证明Fe 被氯水（Cl ）氧化为Fe ，反应方程式为2FeCl +Cl =2FeCl 。教师强调：“Fe 具有还原性，需加入强氧化剂（如Cl 、H O 、稀HNO 等）才能转化为Fe 。”
（2）Fe 转化为Fe ：取2mLFeCl 溶液于试管中（呈黄色），加入少量铁粉，振荡，观察溶液颜色变化——溶液逐渐变为浅绿色，证明Fe 被Fe还原为Fe ，反应方程式为2FeCl +Fe=3FeCl 。教师补充：“Fe 具有氧化性，可被Fe、Cu、Zn等还原剂还原为Fe 。”
3.师生互动：开展“转化条件速记”活动，教师说出转化方向（如Fe →Fe ），学生快速回答所需试剂（如氯水、H O ）及反应类型（氧化反应），强化转化规律记忆；同时引导学生用“化合价升降”分析转化本质——Fe →Fe （升价，被氧化），Fe →Fe （降价，被还原）。
（五）探究新知四：铁及其化合物的转化网络——“铁元素的循环”
1.模型构建：教师在黑板上绘制“物质类别—化合价”二维坐标系，横坐标为物质类别（单质、氧化物、氢氧化物、盐），纵坐标为Fe元素化合价（0、+2、+3），引导学生将本节课所学铁及其化合物填入对应位置，如Fe（单质，0价）、FeO（氧化物，+2价）、Fe O （氧化物，+3价）、Fe(OH) （氢氧化物，+2价）、FeCl （盐，+3价）等。
2.转化关系梳理：以“Fe”为起点，引导学生梳理主要转化路径——
（1）Fe→Fe ：Fe与弱氧化剂反应，如稀盐酸、稀硫酸（Fe+2HCl=FeCl +H ↑）；
（2）Fe→Fe ：Fe与强氧化剂反应，如Cl （2Fe+3Cl 点燃2FeCl ）；
（3）Fe 与Fe 相互转化：如Fe →Fe （加Cl ）、Fe →Fe （加Fe）；
（4）Fe →Fe(OH) →Fe(OH) ：FeCl +2NaOH=Fe(OH) ↓+2NaCl、4Fe(OH) +O +2H O=4Fe(OH) ；
（5）Fe →Fe(OH) →Fe O ：FeCl +3NaOH=Fe(OH) ↓+3NaCl、2Fe(OH) △Fe O +3H O。
3.师生互动：开展“转化路径设计”活动，教师给出起点和终点，如“Fe O →FeCl ”，学生分组设计转化路径（Fe O →FeCl →FeCl ，需加入盐酸和铁粉），并写出对应的化学方程式，教师点评并优化路径，强化“多步转化”的思维。
（六）知识应用：解决生活中的铁元素问题
1.情境问题解决1：“铁锅生锈的防治”——结合本节课知识，引导学生分析：“铁锅生锈的本质是Fe被O 和H O氧化为Fe O ，如何防止？”学生提出“保持干燥”“涂食用油（隔绝空气和水）”“镀一层不易生锈的金属”等方案，教师补充“不锈钢的原理（加入Cr、Ni等元素改变结构）”。
2.情境问题解决2：“补铁口服液的保存”——展示补铁口服液说明书（标注“含Fe ，密封、避光保存”），提问：“为何需密封保存？”学生回答“Fe 易被氧化为Fe ，失去补铁效果”，教师进一步说明“Fe 是血红蛋白的组成成分，Fe 无法被人体吸收”，强化化学与生活的联系。
3.师生互动：开展“化学小医生”活动，提出问题：“某患者服用补铁口服液后，同时食用了富含维生素C的水果，补铁效果更好，为何？”引导学生结合Fe 的还原性分析——维生素C具有还原性，可防止Fe 被氧化，提高吸收效率，培养知识迁移能力。
（七）重点知识归纳
1.铁的氧化物核心对比：
（1）FeO：黑色粉末，+2价Fe，与酸反应生成Fe ，易被氧化；
（2）Fe O ：红棕色粉末（铁红），+3价Fe，与酸反应生成Fe ，用于炼铁和颜料；
（3）Fe O ：黑色晶体（磁性氧化铁），含+2、+3价Fe，与酸反应生成Fe 和Fe ，具有磁性。
2.铁的氢氧化物核心性质：
（1）Fe(OH) ：白色沉淀，强还原性，易被氧化为Fe(OH) （白→灰绿→红褐），制备需隔绝空气；
（2）Fe(OH) ：红褐色沉淀，受热易分解为Fe O ，与酸反应生成Fe 。
3.Fe 与Fe 的检验与转化：
（1）检验：Fe 用KSCN溶液（变红）；Fe 先加KSCN无现象，再加氯水变红；
（2）转化：Fe →Fe （加Cl 、H O 等强氧化剂）；Fe →Fe （加Fe、Cu等还原剂）。
4.核心规律：铁及其化合物的性质由Fe元素化合价决定，0价Fe（单质）既有氧化性又有还原性，+2价Fe（Fe ）主要体现还原性，+3价Fe（Fe ）主要体现氧化性。
5.转化模型：“Fe→Fe →Fe ”需逐步加强氧化剂，“Fe →Fe →Fe”需逐步加强还原剂，形成完整的价态转化链。
（八）巩固练习：基础应用与能力提升
1.下列关于铁的氧化物的说法，正确的是（）
A.FeO、Fe O 、Fe O 均为黑色固体
B.Fe O 俗称磁性氧化铁，常用作磁铁材料
C.Fe O 与稀盐酸反应生成Fe 和Fe
D.铁的氧化物均能与水反应生成对应的氢氧化物
2.实验室制备Fe(OH) 时，为防止其被氧化，下列措施不合理的是（）
A.在FeSO 溶液表面滴加少量煤油
B.用长胶头滴管将NaOH溶液直接滴加到FeSO 溶液液面上方
C.选用新制的FeSO 溶液
D.实验装置中通入氮气排除空气
3.能一次性区分FeCl 溶液、FeCl 溶液和CuSO 溶液的试剂是（）
A.稀盐酸B.NaOH溶液C.KSCN溶液D.铁粉
4.下列反应中，Fe元素的化合价不发生变化的是（）
A.Fe与稀硫酸反应B.Fe O 与稀盐酸反应
C.FeCl 溶液与氯水反应D.FeCl 溶液与铁粉反应
5.下列关于Fe 和Fe 的说法，错误的是（）
A.Fe 具有还原性，在空气中易被氧化为Fe
B.Fe 能与KSCN溶液反应生成红色物质
C.Fe 具有氧化性，可被铁粉还原为Fe
D.Fe 和Fe 的核外电子数相同，化学性质相似
6.要除去FeCl 溶液中混有的少量FeCl 杂质，可选用的试剂是（）
A.铁粉B.铜粉C.新制氯水D.NaOH溶液
7.某物质X加入到FeCl 溶液中，溶液由黄色变为浅绿色，X不可能是（）
A.Fe粉B.Zn粉C.Cl D.Cu粉
8.下列实验现象描述正确的是（）
A.铁在氧气中燃烧生成红棕色固体
B.FeCl 溶液中滴加KSCN溶液，生成蓝色沉淀
C.FeSO 溶液中滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，后变为红褐色
D.Fe O 与稀硫酸反应，生成浅绿色溶液
9.已知某溶液中含有Fe 和Fe ，下列关于该溶液的说法，正确的是（）
A.该溶液一定呈黄色，因为Fe 的颜色掩盖了Fe
B.加入KSCN溶液，溶液一定变红
C.加入铁粉，Fe 先被还原为Fe ，Fe 再被还原为Fe
D.加入足量稀硝酸，Fe 会被氧化为Fe
10.下列转化过程，需要加入还原剂才能实现的是（）
A.Fe→FeCl B.Fe O →FeC.FeCl →FeCl D.Fe(OH) →Fe(OH)
（九）练习答案及解析
1.答案：C解析：本题考查铁的氧化物性质。A选项错误，Fe O 为红棕色固体；B选项错误，Fe O 俗称磁性氧化铁，Fe O 俗称铁红；C选项正确，Fe O 含+2和+3价Fe，与盐酸反应生成Fe 和Fe ；D选项错误，铁的氧化物均不溶于水，也不与水反应，故选C。
2.答案：B解析：本题考查Fe(OH) 的制备防氧化措施。A选项煤油可隔绝空气，合理；B选项直接滴加到液面上方，NaOH溶液会带入空气，导致Fe(OH) 被氧化，不合理；C选项新制FeSO 可防止Fe 提前氧化，合理；D选项氮气排除空气，合理，故选B。
3.答案：B解析：本题考查物质鉴别。NaOH溶液与FeCl 反应生成白色沉淀（后变褐），与FeCl 反应生成红褐色沉淀，与CuSO 反应生成蓝色沉淀，现象不同可区分；A选项与三种溶液均无明显反应；C选项只能鉴别出FeCl ；D选项与FeCl 反应溶液变浅绿，与另外两种无明显差异，故选B。
4.答案：B解析：本题考查Fe元素化合价变化。A选项Fe从0价→+2价，化合价升高；B选项Fe O 与盐酸反应生成FeCl ，Fe始终为+3价，化合价不变；C选项Fe →+3价，化合价升高；D选项Fe →+2价，化合价降低，故选B。
5.答案：D解析：本题考查Fe 与Fe 的性质差异。A选项Fe 还原性强，易被氧化，正确；B选项Fe 与KSCN反应变红，正确；C选项Fe 氧化性强，可被Fe还原为Fe ，正确；D选项Fe 核外电子数比Fe 多1个，化学性质差异大（如Fe 易被氧化，Fe 易被还原），错误，故选D。
6.答案：C解析：本题考查除杂原则（除去杂质不引入新杂质，不消耗主体物质）。除去FeCl 中的FeCl ，需将Fe 氧化为Fe 。A选项铁粉会还原Fe 为Fe ，错误；B选项铜粉还原Fe 为Fe ，引入Cu 杂质，错误；C选项氯水可氧化Fe 为Fe ，不引入杂质，正确；D选项NaOH会沉淀两种离子，错误，故选C。
7.答案：C解析：本题考查Fe 的还原性应用。溶液由黄变浅绿，说明Fe 被还原为Fe ，X需为还原剂。A、B、D选项均为还原剂，可还原Fe ；C选项Cl 是氧化剂，会氧化Fe （若存在），不能还原Fe ，故选C。
8.答案：C解析：本题考查实验现象判断。A选项铁在氧气中燃烧生成黑色Fe O ，错误；B选项Fe 与KSCN反应变红，无沉淀，错误；C选项FeSO 与NaOH反应现象正确；D选项Fe O 与硫酸反应生成Fe ，溶液呈黄色，错误，故选C。
9.答案：D解析：本题考查混合溶液性质。A选项若Fe 浓度远大于Fe ，溶液可能呈浅绿色，错误；B选项若Fe 浓度极低，KSCN溶液可能不变红，错误；C选项铁粉先与Fe 反应（Fe 氧化性更强），Fe 与Fe不反应，错误；D选项稀硝酸是强氧化剂，可氧化Fe 为Fe ，正确，故选D。
10.答案：B解析：本题考查还原剂的作用（还原剂使元素化合价降低）。需要加入还原剂，说明目标物质中Fe元素化合价降低。A选项Fe→+3价（升价，需氧化剂）；B选项Fe O 中Fe+3价→0价（降价，需还原剂）；C选项Fe →+3价（升价，需氧化剂）；D选项Fe →+3价（升价，需氧化剂），故选B。
（十）课堂小结与拓展
1.知识梳理：师生共同回顾本节课核心内容，以“氧化物→氢氧化物→盐”为物质主线，以“化合价变化”为核心规律，梳理铁及其化合物的性质与转化关系，强调“结构决定性质，性质决定用途”的化学思想。
2.易错点强调：再次明确Fe(OH) 制备的防氧化关键（隔绝空气）、Fe 与Fe 检验的干扰排除（检验Fe 需先加KSCN排除Fe ）、除杂时的试剂选择原则（不引入新杂质），避免常见错误。
3.拓展任务：①实践任务：回家观察家中含Fe元素的物质（如铁锅、铁钉、颜料等），记录其颜色、状态，结合本节课知识分析可能的成分，下次课分享；②实验探究：设计“证明补铁口服液中含Fe ”的实验方案，写出实验步骤、预期现象和结论；③知识拓展：查阅资料了解“铁三角”（Fe、Fe 、Fe ）的完整转化关系，补充本节课未涉及的转化反应（如Fe 与Cu的反应）。
4.预告下节课：下节课将学习“铁及其化合物的计算与推断”，重点掌握基于Fe元素守恒的计算方法和物质推断技巧，提前复习本节课的转化规律可帮助快速入门。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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