铁粉与水蒸气详案10.26.doc

课前准备：1、仪器：玻璃棒、药匙、纸槽、坩埚钳、培养皿、防风罩、铁架台、大试管、铁夹、酒精灯、有孔橡胶塞、导管、橡胶管、课件和多媒体设备；2、药品：洗涤剂液、蒸馏水、脱脂棉、还原铁粉、火柴。3、课前10分钟组装好仪器，装好药品。准备两支装好药品的试管。4、分组：3到4人为一组。【师】各位老师，各位同学，我开始模拟授课。【引入课题】【师引题】请同学们思考：铁与冷水、热水会不会发生明显的反应？（停顿）显然不会。铁管用于输送自来水和热水就是最好的例证。那铁粉与水蒸气又会不会发生明显的反应呢？（停顿）今天我们就来进行科学探究：铁粉与水蒸气的反应【板书】科学探究：铁粉与水蒸气的反应【ppt】科学探究：铁粉与水蒸气的反应【师播放图片】这是蒸汽发蓝工艺处理后的钢铁制品图片。【讲解】蒸汽发蓝是通过铁与水蒸气的作用，在钢铁表面形成一层黑色氧化膜，以防止金属被腐蚀的工艺。它广泛应用于机械制造行业。【课堂探究】【师提出问题】蒸汽发蓝工艺正是利用了铁与水蒸气在加热条件下的反应。钢铁表面的黑色氧化膜是什么物质？根据氧化还原反应理论，进行猜想。可能还有哪些产物？【生】（从氧化还原理论分析，如果Fe与水蒸气反应，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氧化物，铁常见的氧化物有FeO，Fe2O3，Fe3O4，可能有H2。）【师】这位同学，可能有哪些产物？还有不同的猜想吗？（引导提问：黑色的铁的氧化物一定是四氧化三铁吗？氧化亚铁也是黑色的。）【生】预设一：四氧化三铁和氢气 预设二：氧化亚铁和氢气预设三：四氧化三铁、氧化亚铁和氢气 预设四：氧化铁和氢气（引导：氧化铁的颜色是红棕色，不是黑色）【师】大家猜想的产物是氢气和一种铁的氧化物。（停顿）实践是检验真理的唯一标准。请同学们设计实验，验证猜想。请看大屏幕，阅读教材50页科学探究第二段。思考：铁粉与水蒸气反应的实验装置应该包括哪几部分？【ppt】教材50页科学探究第二段内容【板书】1、铁粉在加热条件下与水蒸气反应的装置：【师】第x排左起第x位同学。实验装置应该包括哪几部分？【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】H2O(g)发生装置Fe （粉） + H2O(g)反应装置气体收集和检验【师】我们知道：实验室常用加热水产生水蒸气的装置有如图所示两种；铁粉与水蒸气反应是固体与气体加热条件下的反应，常见反应装置也有两种。收集H2的方法有：向下排空气法、排水法。【ppt】水蒸气的发生装置、铁粉与水蒸气的反应装置【师】如何检验H2呢？请位同学回答。 请一位同学回答 【生】预设一：将收集满气体的试管靠近酒精灯火焰，听是否有爆鸣声。（继续后面内容）预设二：吹肥皂泡，肥皂泡上升。【老师提问】这是利用了氢气的密度很小，能否用氢气可燃性来检验呢？【生】收集满气体的试管靠近酒精灯火焰，听是否有爆鸣声。【设计实验】小组讨论：选择合适装置并连接仪器装置，讨论后交流。【ppt】设计实验【生】小组讨论实验装置。（讨论时间控制在30秒）老师在课堂走动，指导：怎样连接装置？注意气体走向。可以怎样简化装置？【师】请这位同学介绍你们组的设计方案。 请该小组代表 【生】（硬质玻璃管）【师】分别用带导管的单孔胶塞和橡胶管连接烧瓶与硬质玻璃管，水蒸气一端进，另一端出来的气体用小试管向下排空气法收集并点燃。还有别的设计方案吗？ 请该小组代表【生】（试管）【师】用带导管的单孔胶塞和橡胶管将试管中的水蒸气导出，在有还原铁粉的试管口用带导管的双孔胶塞塞住，水蒸气从一根导管进，另一根导管出来的气体用小试管排水法收集并点燃。【老师讲解】下面列举两套同学们可能选择的实验装置组合，如图。其共同点是：水蒸气产生装置和水蒸气与铁粉的反应装置是独立的，显得繁琐。【ppt】表达与交流实验装置图【师】能不能简化实验装置，在一个试管中既产生水蒸气又使其与还原铁粉反应呢？ 稍稍停顿后继续讲解 【生】【师引导】如何将液态水和固态铁粉放在试管中，互不影响？用什么载体固定液态水？这里采用吸水性强的棉花作载体固定液态水。【师】请看简化后的装置：试管底是湿棉花，加热还原铁粉，以吹肥皂泡的方式收集气体。【ppt】演示实验方案【师】请指出简化装置中水蒸气是如何产生的？将气体收集在肥皂泡中如何检验？ 指向板书装置组成部分，请一位同学回答 【生】利用试管传热使水产生水蒸气与铁粉反应，生成的气体通入培养皿中肥皂液里，用点燃的火柴靠近肥皂泡。预设一：【生】用点燃的火柴靠近肥皂泡，有爆鸣声。（继续后面内容）预设二：吹肥皂泡，肥皂泡要飞起来。【师提问】这是利用了氢气密度小的特性，如何利用氢气的可燃性来检验？ 请一位同学回答 【生】用点燃的火柴靠近肥皂泡，有爆鸣声。【师】由于有空气、水蒸气、粘附肥皂液等原因，肥皂泡不容易飞起来。【师】下面，请看演示实验。请一位同学上来观察实验现象，注意物质颜色变化、收集气体等现象。 第x排左起第x位同学 【ppt】演示实验【操作演示实验】拿出实验装置，整理好实验仪器。【师】请观察还原铁粉的颜色。 请上来的同学回答 【生】灰黑色【ppt】反应前试管中铁粉颜色【师】加热时先预热试管，再对准铁粉加热。【操作演示实验】点燃酒精灯，盖上防风罩，预热4次，再对准铁粉中心偏试管底一点的位置加热。再取肥皂水。【加热时，师提问】酒精灯对准铁粉加热，为什么不对准棉花加热呢？ 请一位同学回答 【生】棉花受强热会发生碳化。铁粉的温度达不到反应所需温度。【师】实验中棉花的作用是什么？可不可以换成玻璃毛？ 请一位同学回答 【生】固定少量液态水，受热时产生水蒸气。不可以换成玻璃毛，玻璃毛吸水性不好，很难提供足够的水蒸气。【师过渡】现在开始收集气体。【演示实验】将试验台上不用的仪器整理好，不要放在台面上阻碍同学们观察现象。加热至试管壁上有细小的水滴时，将导气管伸入盛有肥皂水的培养皿中吹肥皂泡停止吹泡，移开导管。用点燃的火柴靠近肥皂泡。【师】将导气管伸入肥皂水中；当有大量肥皂泡时，移开导管；用点燃的火柴靠近肥皂泡，仔细听！听到了什么？【生】有爆鸣声 预设一：爆炸声、爆破声（引导：正确的说法是爆鸣声） 预设二：噗噗声（引导：氢气较纯噗噗声；当氢气不纯时是爆鸣声）【师】再观察试管中物质的颜色？【生】黑色【ppt】反应后试管中物质的颜色【师】 整理实验仪器 【师】请描述实验现象。 手指向ppt 【生】还原铁粉的颜色由灰黑色变成了黑色；用点燃的火柴靠近肥皂泡，有爆鸣声。【ppt】实验现象【师】根据实验现象，可以得出哪些结论？ （ 引导提问：还有其他的结论吗？这种铁的氧化物究竟是什么物质呢？）【生】预设一：有氢气生成、有铁的氧化物生成预设二：有氢气生成、有四氧化三铁（氧化亚铁）生成【师】怎样确定产物中是四氧化三铁还是氧化亚铁？或者二者都有呢？【师】用已学的知识、方法不能确定固体物质的成分。这里介绍一种测定物质组成成分的新方法：X-射线衍射实验。我用 X-射线衍射仪测定反应后固体物质，得到的图谱与铁和四氧化三铁标准图谱对比发现除红框的两个峰是没有反应完铁粉的以外，其余的峰均为四氧化三铁的，而没有检测到氧化亚铁的峰。说明该条件下这种黑色铁的氧化物是四氧化三铁。【ppt】反应后固体物质的X-射线衍射图谱分析：【师】完成化学反应方程式，请一位同学在黑板上书写。【板书】2、反应原理：3Fe + 4H2O(g)Fe3O4 + 4H2【生】【师】这位同学写的对吗？注意配平、反应条件【ppt】化学反应方程式【师】这是蒸汽发蓝工艺处理钢铁使其表面氧化变黑的主要反应之一。【归纳总结】预设一（时间还有1分半）：【师】以上研究了铁粉与水蒸气的反应。你从实验装置的设计思路中学到了什么？请一位同学谈谈。3Fe + 4H2O(g)Fe3O4 + 4H2【ppt】课后小结【生】【总结】本节课学习了 ，明白了设计实验装置需考虑三个组成部分，收集、检验气体要根据气体的性质；还知道了简化实验装置的思想；了解了用X-射线衍射实验分析物质成分的新方法。预设二（时间不足1分半）：3Fe + 4H2O(g)Fe3O4 + 4H2【师】以上研究了铁粉与水蒸气的反应，你从中学到了什么？请大家下来自己总结。【ppt】课后小结【师总结】本节课学习了 ，明白了设计实验装置需考虑的三个组成部分，收集、检验气体要根据气体的性质，还知道了简化实验装置的思想；了解了用X-射线衍射实验分析物质成分的新方法。【布置作业】【师】课后，完成以下