定义 铁在常温或加热条件下,与氧气、酸、盐溶液等物质发生化学反应,生成新物质的性质。
从哪来 本知识点建立在“5.1 概念与原理”之上,特别是氧化还原反应中电子转移的本质,以及金属活动性顺序的应用。
为什么 铁原子最外层有2个电子,次外层有2个电子,容易失去电子表现出还原性。
1. 变价特性:铁是过渡金属,既能失去2个电子形成+2价亚铁离子(Fe²⁺),也能失去3个电子形成+3价铁离子(Fe³⁺)。
2. 反应强弱决定价态:
- 遇到弱氧化剂(如稀盐酸、硫酸铜溶液),铁只失去2个电子,生成Fe²⁺。
- 遇到强氧化剂(如氯气、浓硝酸),铁失去3个电子,生成Fe³⁺。
- 遇到氧气燃烧,生成Fe₃O₄(可看作FeO·Fe₂O₃),同时存在+2和+3价。
3. 钝化现象:常温下,铁遇浓硫酸或浓硝酸,表面生成致密氧化膜阻止内部继续反应,这是化学性质的一种特殊表现。
讲法
类比“钱包”模型
适合
形象思维强、抽象逻辑较弱的学生。
把铁原子想象成一个有两层口袋的钱包:外层口袋有2张钞票(2个电子),内层口袋有2张钞票(2个电子)。
-
弱氧化剂(如盐酸)像小偷,只抢外层口袋,铁变成Fe²⁺(少2张)。
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强氧化剂(如氯气)像强盗,连内层口袋也抢,铁变成Fe³⁺(少3张)。
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氧气燃烧像抢劫团伙,抢走一部分外层和内层的,形成混合状态Fe₃O₄。
通过“抢多少”来记忆产物价态,降低记忆负担。
实验现象对比法**
适合**观察力敏锐、喜欢动手实验**的学生。
直接展示三个经典实验视频或现场演示:
1. **铁钉入稀盐酸
产生气泡,溶液由无色变浅绿色(Fe²⁺)。
2.
铁丝在氯气中燃烧:剧烈燃烧,产生棕褐色烟(FeCl₃,Fe³⁺)。
3.
铁钉入硫酸铜溶液:铁钉表面覆盖红色固体,溶液由蓝色变浅绿色(Fe²⁺)。
引导学生对比:为什么有的生成绿色溶液,有的生成褐色固体?从而引出“氧化剂强弱决定铁的最终价态”这一核心逻辑。
讲法
价态升降逻辑推导法
适合
逻辑推理能力强、擅长数学建模的学生。
从电子守恒角度推导:
- 铁是还原剂,失电子。
- 氧化剂得电子。
- 若氧化剂得电子能力弱(如H⁺),铁只需提供少量电子即可满足,故停留在+2价。
- 若氧化剂得电子能力强(如Cl₂),会“逼迫”铁提供更多电子,直至+3价。
列出方程式:
Fe + 2H⁺ → Fe²⁺ + H₂↑ (H⁺得1e⁻,Fe失2e⁻,比例1:2)
2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃ (Cl₂得2e⁻,Fe失3e⁻,比例2:3)
通过电子得失数量的匹配,理解为何产物不同。