一、内容分析
本节内容主要包括两部分：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。
学生在初中阶段学习过铁单质的一些性质，如物理性质，与氧气、氯气、盐酸、硫酸铜溶液等反应；在铁的化合物中，学生知道了一些铁的氧化物和氢氧化物的性质。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，以及铁离子和亚铁离子间的相互转化。 在介绍铁的单质时，教材在“思考与讨论”里要求学生复习初中已学习过的铁单质的性质，并从氧化还原反应的角度分析反应的特点，提升学生对铁单质性质的认识。介绍铁与水蒸气反应时，教材联系生产创设真实情境，呈现了钢铁生产中钢水注入模具的真实图片，以此情境为素材，提出问题“炽热的铁水或钢水注入模具之前，模具必须进行充分的干燥处理，不得留有水。这是为什么呢?”,教材再呈现铁粉与水蒸气反应的实验照片，引导学生深入思考与讨论，明确反应原理，从而回答了问题。
教材在介绍铁的化合物时，分为铁的氧化物、铁的氢氧化物、铁盐和亚铁盐三部分内容。
(1)铁的氧化物。学生在初中已学习过铁的氧化物的性质，教材用离子方程式的方式来表达它们的化学性质。
(2)铁的氢氧化物。教材通过实验的方式引导学生制取氢氧化亚铁和氢氧化铁，并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。由于白色的氢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，那么怎样才能制取氢氧化亚铁呢?教材通过“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方法。
(3)铁盐和亚铁盐。教材先通过实验介绍铁离子的检验，在此基础上，再通过实验讨论了铁离子被还原成亚铁离子及亚铁离子被氧化成铁离子，并运用氧化还原反应原理，总结出铁离子和亚铁离子的相互转化关系。最后，通过“思考与交流”栏目把铁及其化合物的相互转化关系进一步系统化和网络化。
介绍了铁及其化合物的基本知识后，为了充分体现这部分内容对发展学生学科核心素养的意义，教材一方面在“方法导引”中总结了认识元素及其化合物性质的视角，另一方面依托多种真实情境设计了多个栏目。例如，以电子工业中制作印刷电路板的真实情境为背景，结合“探究”栏目，通过实现Fe2+和Fe3+的相互转化，引导学生利用氧化还原反应原理解决实际问题；再如，联系生活创设真实情境，设置“研究与实践”栏目，选择常见食品作为研究对象，如食用菠菜、芹菜、黑木耳、蛋黄和动物内脏等，通过研究检验这些食品中是否含有铁元素。
二、教学目标
1. 教学目标
(1)了解铁元素在自然界中的存在形态、与人体健康的关系，体会化学对人类生活的重要意义；从我国古代应用铁的化学史感受中华民族在科技发展进程中的贡献，增强文化自信。
(2)能用氧化还原反应原理进一步认识铁的化学性质，基于实验事实写出铁与水蒸气反应的化学方程式，并用于解释生产中简单的化学问题，培养安全意识。
(3)通过实验探究铁的氢氧化物、铁盐和亚铁盐的化学性质，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。
(4)通过学习铁及其化合物，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。
(5)结合应用实例，将铁及其化合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。
2.教学重点和难点
重点：铁盐与亚铁盐的转化、Fe3+的检验。
难点：制备Fe(OH)₂的实验设计；Fe 、Fe²+ 、Fe3+转化关系模型的建构。
三、教学建议
1. 在真实、生动、有意义的情境中学习铁及其化合物的具体性质
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；还可以使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。本节教学情境的创设，可遵循以下几种思路。第一种思路是从生产、生活中遴选相关素材，创设真实的学习情境。与本节内容相关的素材有：添加铁粉的燕麦片，打印机(或复印 机)使用的墨粉中铁的氧化物(利用磁性性质),补铁剂(如含有硫酸亚铁等亚铁盐)的使用，菠菜或黑木耳中铁元素的检验，红色土壤中铁元素的检验，印刷电路板的制作等。如在学习Fe³+ 的检验时，可创设如下情境：长江以南的低山丘陵区普遍存在着红色土壤，有人说主要是由于其中含铁质(三价铁)相对较多，如何判断这种说法是否正确?在这样的真实情境中，学生通过思考并设计简单实验，习得利用KSCN溶液检验Fe3+的知识，同时培养证据意识，能基于证据对物质的组成进行分析。也可结合教材“研究与实践”栏目，利用检验菠菜中的铁元素创设学习情境。第二种思路是结合学生已有知识和经验，创设有意义的学习情境。如在进行铁单质性质的教学时，可通过教材中的“思考与讨论”创设教学情境，在让学生回忆初中和前两章学过的铁与盐酸、铁与硫酸铜、铁与氯气等反应的基础上展开教学。这样做不仅可以唤醒学生的已有认知，还可以让学生在回忆有关反应的宏观现象、化学方程式的前提下，进一步用离子方程式进行表征，培养宏观辨识与微观探析的素养。第三种思路是结合教学内容呈现相关图片或视频资料，创设生动的学习情境，如通过呈现我国古代的铁制品图片，铁元素在自然界中的存在形态，铁与人体健康的关系等资料，激发学生学习兴趣，展现化学学科的价值。第四种思路是通过实验创设学习情境，如学习铁的氢氧化物性质时，可利用演示或学生实验让学生对Fe(OH)₃和Fe(OH)₂进行辨识，并产生对Fe(OH)₂颜色变化原因的探究欲。
2. 从物质类别和元素价态的视角自主构建铁元素知识结构和认知模型
铁元素是典型的具有变价的金属元素，涉及物质种类多、知识零散。学生在学习过程中常常会有知识不系统，物质性质繁多、零乱的感受。教学中可以先引导学生回忆已有关于铁及其化合物的知识，在此基础上依次列举出铁、氧化铁、氧化亚铁、四氧化三铁、氢氧化铁、氯化铁、硫酸亚铁等具体物质；再从物质类别和元素价态两个维度形成结构化的物质框架。借助前面学习氯、钠两种元素及其化合物的方法和思路，以及物质分类、离子反应、氧化还原反应原理等，引导学生对典型含铁物质的性质进行预测，并结合实验证据形成完整的元素化合物性质知识，同时要让学生能用相关化学方程式或离子方程式进行表征。如学习硫酸亚铁的性质时，学生既可从其物质类别即属于盐的角度，利用已有关于盐的通性认知经验，预测其能与碱、与盐溶液反应等性质，并通过实验加以证实；又可从铁元素价态的角度，结合氧化还原反应原理，预测其可能具有氧化性和还原性，再在给定试剂的前提下(半开放性条件)开展实验探究活动。
从物质类别和元素价态的视角认识、研究铁元素及其化合物知识的思路，不仅有助于学生更加系统、深入地理解铁元素的有关知识，其更大的价值还在于可以帮助学生丰富研究元素化合物的方法，深化对物质及其变化多样性的认识，促进“元素观”的发展。
3. 围绕铁元素及其化合物性质进行实验探究和理论探讨，借助问题解决达成教学目标
教学中应充分利用“思考与讨论”“实验”“探究”等栏目，设计围绕主题的有效问题，在问题解决中达成教学目标。
(1)通过“思考与讨论”等栏目，发挥理论知识对铁元素及其化合物学习的指导作用。
在实施“思考与讨论”栏目的教学时，要关注问题和学生活动的设计，侧重于问题解决过程中的理论分析和探讨。教学中应注意在给定的具体情境中，通过精心设计不同类型、不同层次的有效问题，促进学生认识的发展。如铁与水蒸气反应的“思考与讨论”栏目教学设计如下。
情境：结合教材图3-4及正文“在钢铁厂的生产中，炽热的铁水或钢水注入模具之前，模具必须进行充分的干燥处理，不得留有水”创设问题情境。
问题1:从理论上看，铁是否具备与水反应的可能性?说明理由。
评价1:要求学生迁移并运用金属活动性顺序，从金属置换酸(或水)中氢的角度分析铁置换水中氢的可能性，建立新旧知识间的联系。
问题2:铁若能与水蒸气反应，产物可能是什么?理由是什么?
评价2:要求学生运用已有的钠与水反应的知识对铁与水反应的产物进行预测，初步建构活泼金属与水反应的模型。
问题3:教材图3-5所示装置各部分的作用是什么?如何进一步设计实验，证实产物为四氧化三铁?
评价3:能根据教材“思考与讨论”提供的实验装置，结合实验现象寻找产物证据，进一步用符号正确表征铁与水蒸气的反应。
通过上述问题和评价引导学生在回忆已有金属活动性顺序、钠与水反应的事实、氧化还原反应原理等基础上，结合实验事实，形成对铁与水蒸气反应的认知，完善金属与水反应的模型，并从中体验通过理论分析预测反应产物，再利用实验事实证实，最终形成结论的探究过程。在此基础上回归到情境，使学生理解钢铁厂注模时不能有水的真正原因，落实“培养安全意识”的教学目标。
(2)利用“实验”“探究”等栏目，发挥实验探究对铁元素及其化合物学习的实证功能。
教材安排了铁的氢氧化物制备、Fe3+” 的检验、Fe2+ 和Fe3+” 的转化等3个实验活动，和“利用覆铜板制作图案”的1个探究活动。实验活动虽然较多，但操作大多并不复杂，必要时可将几个实验进行整合。教学中，教师应尽可能安排学生实验活动，在提供学生动手机会的同时，引导他们针对实验过程中的现象自主提出问题，做到边思考边实验。如可将铁的氢氧化物的制备和Fe” 的检验实验进行整合，要求学生完成实验：先向2支盛有FeSO, 溶液的试管中分别滴加几滴NaOH溶液和几滴KSCN溶液，观察并记录现象；再向2支盛有FeCl₃溶液的试管中分别滴加几滴
NaOH 溶液和几滴KSCN 溶液，观察并记录现象。针对实验过程中的现象，学生有更多提出问题的机会。这种活动安排方式在引导学生寻求问题解决的过程中实现教学目标：掌握二价铁的还原性，体会实验对认识和研究物质性质的重要作用，形成证据推理意识。
4. 基于学科核心素养培养的教学设计的具体建议
教学中应注意充分挖掘铁及其化合物这一知识载体中所蕴含的发展化学学科核心素养的价值，如Fe 、Fe² +、Fe3+” 的化学性质及Fe3+ 的检验具有培养宏观辨识与微观探析素养的价值；Fe、Fe2+、Fe3+之间的转化关系具有培养证据推理与模型认知素养的价值等。同时也应兼顾学生的需求和能力水平，合理选择教学素材和教学策略，提高教学设计的针对性和有效性。以下是基于学科核心素养培养的教学设计的具体建议。
(1)基于知识结构化的教学设计
知识结构化是实现学科知识向学科核心素养转化的关键。知识关联的结构化、认识思路的结构化和核心观念的结构化等方式，有助于提升学生化学知识的结构化水平，促进学生学科核心素养的形成。本节教学可以教材内容编排顺序为主要线索，注意发挥相关栏目的作用，从知识的结 构化角度设计如下教学。
①引导学生通过阅读教材中有关铁的存在和发现史等内容，体会化学对人类生活的重要意义，感受中华民族在科技发展史中的贡献，增强文化自信。
② 在学生回忆关于铁单质性质已有知识的基础上，利用氧化还原反应的认知模型重建铁单质性质的知识结构。发挥铁与水蒸气反应的“思考与讨论”栏目对培养学生证据推理与模型认知素养的价值。
③ 通过阅读教材和实验探究活动，从化合价、物理性质、化学性质等方面比较铁的氧化物和氢氧化物，归纳整理，引导学生为更加全面认识铁的化合物积累经验。
④启发学生以氧化还原反应理论为指导，通过对亚铁盐和铁盐性质的猜想、设计探究实验等 进一步认识铁盐与亚铁盐的转化关系，并建构“铁三角”的知识模型。
⑤最后的归纳总结阶段，利用“方法导引”栏目引导学生从物质类别和元素价态的视角自主 构建铁元素及其化合物的知识体系，实现知识的结构化。
(2)基于问题解决的教学设计①
环节1:以某品牌燕麦片中添加还原铁粉引起的公众恐慌事件创设情境，提出“燕麦片中是否真的含有铁粉”的问题，要求学生利用有关铁单质的物理性质解决问题，以诊断和发展学生“运用所学知识解决生活中简单的化学问题”和“设计简单的实验方案，对现象作出解释”等能力。
环节2:提出“为什么要加入铁粉”“铁粉进入人体后会与胃液中的盐酸发生什么反应”“铁在空气中最终会变成什么”等问题，要求学生运用已有知识进行回答，并能初步了解铁单质分别转化为Fe²+和Fe3+的条件。通过要求学生书写相关化学方程式渗透对宏观辨识与微观探析素养的培养。
环节3:提出“如何更好地促进铁元素在人体中的吸收”“如何防止亚铁盐的氧化”等问题，在实验探究的基础上，强化“变化观”的形成。
环节4:创设补铁剂质量检测员的角色情境，提出“补铁剂中是否含有铁”“如何判断某补铁剂(亚铁盐)是否变质”等问题，引导学生通过讨论和实验等活动解决问题，提升“科学态度与社会责任”这一核心素养。
教学中还可围绕“补铁剂与维生素C搭配为什么更有效”“茶水变色的原因”等素材进行教学设计。
四、栏目使用建议
1. 实 验
【实验3-1】
向分别盛有FeCl₃ 溶液和FeSO₄溶液的两支试管中滴入NaOH溶液，可以观察到FeSO₄ 溶液中产生的沉淀颜色迅速由白色变为灰绿色，最终变为红褐色。分析原因，结合“思考与讨论”栏 目，改进实验：将吸有NaOH溶液的长滴管伸入到FeSO₄ 溶液的液面下，挤出NaOH溶液，观察 现象；或向盛有FeSO₂溶液的试管里加入少量煤油，以隔绝空气，再将吸有NaOH溶液的长滴管
伸入到FeSO₄溶液的液面下，挤出NaOH溶液，观察现象。
实验现象：向FeCl₃ 溶液中滴入NaOH溶液生成红褐色沉淀；在FeSO₄溶液中滴入NaOH溶液，先生成白色絮状沉淀，而后沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色。
该实验的作用在于：①帮助学生通过比较，基于宏观现象对Fe(OH)₃和Fe(OH)₂进行辨识， 形成对铁的两种氢氧化物物理性质的认知；②引导学生基于Fe(OH)₂沉淀颜色变化的实验事实，结合已有的氧化还原反应知识提出假设，既为Fe²+的还原性提供实验证据，也为后面“如何得到Fe(OH)₂” 的“思考与讨论”埋下伏笔。
【实验3-2】
完成该实验时，必须注意FeCl₂溶液要用新配制的，并加铁粉还原。本实验主要介绍利用 Fe3+ 的特殊性质(与SCN-络合生成配合物)检验Fe3+的方法。
实验现象：向FeCl₃溶液中滴入KSCN溶液，溶液呈红色；向FeCl₂溶液中滴入KSCN溶液，溶液颜色无变化。
本实验也可与后面的“研究与实践”栏目的“检验食品中的铁元素”合并进行，让学生在真实的情境中开展实验活动，习得Fe3+的检验方法。
【实验3-3】
在盛有2mL FeCl₃溶液的试管中加入少量铁粉，振荡试管并静置后，黄色溶液变为浅绿色，说明Fe3+具有氧化性；滴入KSCN溶液后无明显变化，进一步说明溶液中不存在Fe³+(已被完全还原为Fe²+)。在上层清液中再滴入几滴氯水时，溶液又迅速变为红色，说明又生成了Fe3+, 证实了Fe²+具有还原性。
本实验意在通过Fe²+和Fe3+的相互转化，证实从元素价态的角度对二者性质的预测，同时可与前面的铁单质性质联系在一起，为构建“铁三角”的知识结构模型提供支持。
做Fe3+的氧化性实验时，试管中可能会因为加入铁粉过量而产生沉淀，所以，可从加铁粉和KSCN溶液后的试管中取上层清液做加氯水的实验。还可对Fe3+的氧化性实验略作展开，介绍Fe3+与其他还原剂如Cu 、SO₂的反应等。做Fe²+的还原性实验时，应注意控制滴入氯水的量，不宜过量。否则，会因过量氯水进一步氧化SCN-而使溶液红色又褪去，对学生学习产生干扰。也可对Fe²+的还原性实验略作展开，介绍Fe²+与学生熟悉的氧化剂如双氧水、酸性KMnO₄溶液的反应等。
2. 思考与讨论
【思考与讨论1】
设置本栏目的目的在于通过唤醒学生对已知的涉及铁单质化学性质的几个反应的记忆(必要时可要求学生写出相关反应的化学方程式)引导学生运用分类、比较和归纳的方法，重构铁单质的化学性质。除了整理铁分别与非金属单质、酸、盐溶液的反应，学生还要能运用第一章学习过的氧化还原反应知识，形成“铁单质与强弱不同的氧化剂反应的产物不同”的认识，同时认识化学反应的复杂性，为后续学习打下基础。
【思考与讨论2】
本实验中，加热湿棉花的目的是提供水蒸气，使之与还原铁粉在高温下发生反应；装置末端将产生的气体导入肥皂液中是为了产生气泡，便于通过点燃验证产物中的气体。教学中应首先对实验原理进行讨论，可从以下方面引导学生。一是通过对铁单质还原性的分析，利用氧化还原反应知识推理出水被还原的产物H₂和可能的氧化产物；二是通过前面学习的金属钠与水反应的原理分析可能的产物——H₂ 和氢氧化物；三是通过回忆金属活动性顺序，分析铁置换出水中氢的可能性等。其次，通过演示实验或实验视频调动学生积极性，让学生在观察实验现象的基础上辨识、证实或分析反应的产物，如证实产生的可燃性气体产物是氢气，根据反应后试管中仍存在黑色固体排除氧化铁和氢氧化铁的可能性，从而提出更合理的假设。围绕黑色固体的成分还可继续设计实验加以探究，如试管冷却后，可用磁铁在试管外侧吸一吸。最后，形成对铁与水蒸气反应的认识并能用化学方程式进行正确表征。
教材介绍的是用一支试管完成铁粉与水蒸气反应的实验，试管底部塞有一团湿棉花，在湿棉花右侧放有还原铁粉，蒸发皿中放肥皂水(或在水中加几滴洗涤剂)。整套装置试管口应低于试管底部。铁粉与湿棉花的距离可近一些，实验时先加热湿棉花，再加热铁粉。待反应后蒸发皿中产生足够多的气泡，再用燃着的火柴去点燃，可听到爆鸣声。
【思考与讨论3】
通过前面实验3-1呈现的实验事实，学生已知Fe²+具有还原性，易被空气中的氧气氧化，因此，实验室中得到Fe(OH)₂的关键是防止氧气的干扰，可采取三种措施。一是在新制的FeSO₄溶液中加入少量铁粉；二是通过将NaOH溶液煮沸的方法减少溶解在溶液中的氧气含量；三是通过将胶头滴管伸入到液面以下的方法，减少带入空气中的氧气。针对第三种措施，提供两种具体操作方法。方法①:将吸有3mL8molL 的NaOH溶液(煮沸过)的长胶头滴管伸入到新制的0.5 mol/L FeSO₄溶液的液面以下，挤出NaOH溶液。方法②:在试管中加入5mL8mol/L 煮沸后的NaOH溶液，用长滴管吸入新制的0.1 mol/L FeSO₄溶液，伸入到NaOH溶液液面以下，挤出FeSO₄溶液。
【思考与讨论4】
(1)要求学生能通过Fe 、FeSO 、Fe(SO₄)₃ 三种物质中核心元素铁的价态特征，预测物质的性质，并能用符号表征方式描述、说明物质转化的本质和规律。
(2)要求学生能用模型、符号等多种方式对物质及其变化进行综合表征。基于知识关联的结构化建构铁元素的转化关系认识模型(如下图所示)。
在组织该栏目的教学时，还应注意通过对学生讨论、回答的评价，促进学生化学学科核心素养发展。如在学生能初步构建“铁三角”基本模型的基础上，通过追问进一步使学生的思维过程外显，从素养发展的角度对学生进行指导；对于仅能列举个别氧化剂和还原剂的学生，教师应启发他们进一步提升概括知识的水平，引导他们从一类氧化剂和还原剂的角度进一步抽象、丰富“铁三角”的转化关系认识模型。
3. 探究
【探究】利用覆铜板制作图案
本探究活动选择“印刷电路板”这一素材创设活动情境，以FeCl₃ 为代表物质，通过生动有趣的实验探究活动，引导学生从实验中寻找反应产物的证据，通过氧化还原反应原理分析、推理出FeCl₃与Cu的反应事实，并用化学方程式进行正确表征，加深对Fe³+氧化性的认识。实验活动后 进一步引导学生思考与讨论：如何处理使用后的腐蚀液?要求学生能应用已经习得的铁的还原性置换并回收废液中的铜，利用氯水等氧化剂氧化废液中的Fe²+, 实现腐蚀液的循环利用。这一思考与讨论环节既体现了“能依据实际条件并运用所学的化学知识和方法解决生产、生活中简单的化学问题”,也渗透了“绿色化学”理念，凸显了对“科学态度与社会责任”核心素养的培养。
具体建议如下。
(1)组织探究活动前，应先让学生通过对背景材料的阅读，体会化学与生活的密切联系，学会赞赏化学对人类生活和生产所做的贡献。
(2)工业上通常用30%的FeCl₃ 溶液作腐蚀液，但腐蚀速率较慢，为提高速率可水浴加热。本活动中腐蚀液的配制可采取如下方法：向10gFeCl₃ 中加2 mL浓盐酸和3 mL水，搅拌均匀后用水慢慢稀释至100 mL。
有条件的学校还可在此探究的基础上，以“从印刷电路板废液中回收铜，并再生FeCl₃ 溶液”为实验主题，进一步开展多轮次探究，突出实验方案的设计环节，即：先加入适量的铁粉与废液中Cu²+反应，回收铜；再向废液中加入氯水等氧化剂，实现FeCl₃溶液的再生。
