铁粉与水蒸气的反应

科学探究：铁粉与水蒸气的反应
一、教材：人教版普通高中课程标准实验教科书化学（必修1）50页至51页
二、课时安排：15分钟
三、教学对象：高一学生
四、教学设计思路：
本课题内容选自人教版高中化学必修1 第三章金属及其化合物第一节金属的化学性质第二课时金属与酸和水的反应，铁粉与水蒸气的反应是以科学探究的形式呈现的，是学生在学习钠与水的反应后，进一步研究金属与水的反应。

高中化学新课标提出：“通过以化学实验为主的多种探究活动使学生体验科学研究的过程，激发学习化学的兴趣，强化科学探究的意识，促进学习方式的转变，培养学生的创新精神和实践能力”。

科学探究的目的是让学生在获得知识的同时，体验科学探究的过程，了解科学探究的方法，达成情感、态度、价值观目标。

该实验难度大，因此不适合学生同步实验，通过反复探索实验方法，教师演示实验能确保成功，以突破教学难点。

思维能力是一切能力的核心，因此，教学重点放在学生设计方案上，通过方案设计、筛选、完善的过程激活学生思维，激发创新意识，培养合作与交流的能力。

初中化学中学生学过二氧化碳制取的研究，对实验室确定制取气体装置考虑的因素有一定了解；接触过一氧化碳还原氧化铜的实验装置；知道氢气的检验方法。

这些基础使学生自主设计实验方案成为可能。

新课由工件淬火视频引入，提出问题，激发学习兴趣；学生根据已有知识猜想与假设并设计方案，演示实验验证假说，得出结论。

由于学生不具备化学方法检验四氧化三铁的知识，教学处理采用介绍x射线衍射仪测定反应后固体产物的方法，将先进技术设备的运用引入教学介绍给学生，目的是开阔视野，也使探究过程更为严密。

五、教学目标：
（一）知识与技能目标
1、掌握铁与水蒸气反应的原理；
2、能设计出简单的铁与水蒸气反应的实验装置；
3、培养学生发现问题、分析、解决问题的能力。

（二）过程与方法目标
1、通过探究铁粉与水蒸气的反应，认识设计实验的一般方法，体验科学探
究的过程。

2、训练学生科学思维方法，发展其思维的逻辑性、严密性、深刻性、广阔
性。

（三）情感态度与价值观目标
在科学探究过程中，激发学生学习兴趣，培养积极思考、勇于探索的科学品质，发展合作精神。

六、教学重点、难点：
重点：学生设计铁粉与水蒸气反应的实验装置
难点：铁粉与水蒸气反应实验
七、教学方法：实验探究、多媒体辅助教学
八、课型：新授课
九、教学用具：
仪器：铁架台、大试管、铁夹、有孔橡胶塞、培养皿、坩埚钳、带防风罩的酒精灯、导管、橡胶管、玻璃棒、药匙、纸槽、课件和多媒
体设备；
药品：洗涤剂液、蒸馏水、脱脂棉、还原铁粉、火柴。

课前准备：《课堂学案》
十、教学流程：
【引入课题】
【视频播放】请看“工件淬火”视频，观察工件表面有什么变化？
【讲解】工件淬火是将钢铁制品加热到一定温度，保温后快速冷却以提高钢的强度和硬度，强化钢的性能的热处理工艺。

工件是钢铁制品，水是碳钢常
用的淬火介质。

【生】铁与冷水无明显的反应现象，有黑色物质生成。

【师】铁与冷水无明显的反应现象，热水呢？也无明显的反应现象。

输送自来水和热水的铁管就是最好的例证。

【板书】1、铁与冷水、热水——无明显的反应现象
【师】工件表面生成黑色物质，是发生了化学反应吗？铁与水蒸气在高温条件下是否发生了反应呢？
【课堂探究】
【师】工件表面的那层黑色物质是什么？铁与水蒸气在高温条件下是否反应了呢？根据所学知识猜想。

【投影】科学探究：铁粉与水蒸气的反应
提出问题：铁能不能在加热条件下与水蒸气发生反应呢？可能有哪些产
物？
【生】从氧化还原理论分析，如果Fe与水蒸气的反应，Fe化合价将由0价升高，生成铁的化合物，那么哪种元素的化合价能降低呢？H元素。

黑色物质是一种铁的化合物，我们知道铁的常见化合物有FeO，Fe2O3，Fe3O4，Fe(OH)2 ,Fe(OH)3,到底是哪一种呢？生成物除了铁的化合物，还有什么其
他物质呢？
【生】从钠与水反应类推猜想：是铁的氢氧化物和氢气。

……
【猜想与假设】铁与水蒸气能在高温条件下发生反应，生成H2和铁的化合物。

【师】实践是验证真理的唯一标准。

请同学们设计实验验证猜想。

思考：铁粉与水蒸气反应的实验装置应该包括哪几个部分？各部分考虑的因素有哪
些？阅读教材50页科学探究第二段。

【生】水蒸气的发生装置、水蒸气与铁粉的反应装置、检验产生气体3部分【板书】2、铁粉在高温下与水蒸气反应：
【投影】设计实验：装置的3个部分
水蒸气的产生装置
铁粉与水蒸气的反应装置（反应物状态、反应发生的条件）
气体收集及检验（气体性质）
【设计实验】请结合所学的实验知识，讨论后在学案一中画出设计的装置简图。

【生】小组讨论并画出实验装置简图。

【表达与交流】汇报交流并互相评价。

【投影】归纳实验装置简图。

【老师讲解】总结设计的实验装置图，点拨关键：装置的衔接与简化。

【投影】铁粉与水蒸气反应的实验装置图
【演示实验】铁粉在高温下与水蒸气反应：
脱脂棉用水浸湿后挤干，塞入试管底部，脱脂棉厚度1～2cm，铁
粉1g,铁粉中心至棉花外沿距离为2cm。

加热至试管壁上有细小的
水滴时，将导气管伸入盛有洗涤剂液的培养皿中吹泡，当有大量气
泡时，停止吹气泡。

用点燃的火柴靠近气泡，有爆鸣声。

【拓展思维】
【师】观察实验现象并填入学案二，请同学对演示实验提问并解释。

【生】观察实验现象，完成学案二，小组交流结论。

【生】为什么要挤干棉花上的水？为什么要控制棉花与铁粉的距离？固体产物如何检验？
【生】利用加热试管中还原铁粉时的余热使湿润的脱脂棉产生水蒸气，由于气体与铁粉表面接触，产生气体量不多，所以用吹肥皂泡的方式收集气体。

【师】经x射线衍射仪测定反应后固体物质，发现除铁粉外，有四氧化三铁生成。

X-射线衍射图谱
【师】请写出化学反应方程式： 【投影】实验现象及结论 【板书】 【师】该反应是工件表面在淬火过程中伴随的化学反应之一。

【归纳总结】
【师】你对演示实验装置还有什么问题或建议？有哪些收获?
【生】为什么要用培养皿代替书上蒸发皿？还可以用什么装置？氢气还可以怎样
检验？……
【生】总结
【布置作业】
1、比较钠与水反应和铁粉与水蒸气反应异同并分析原因。

2、化学兴趣小组活动：查阅资料确定检验四氧化三铁的方法。

板书设计：
科学探究：铁粉与水蒸气的反应
1、铁与冷水、热水——无明显的反应现象
2、铁粉在高温下与水蒸气反应：
H 2O(g)产生
Fe 粉 + H 2O(g)反应装置
气体检验 3Fe + 4H 2O(g)
Fe 3O 4 + 4H 2 △ 3Fe + 4H 2O(g) Fe 3O 4 + 4H 2
△ 3Fe + 4H 2O(g) Fe 3O 4 + 4H 2
△。