师：今天我们一起学习高一人教版化学第三章第一节铁及其化合物的第一课时。本节课有两个学习目标：第一，了解铁及其氧化物的性质和用途，学会从物质类别和氧化还原两个角度认识变价铁元素物质间的相互转化，并初步建构价类二维模型；第二，通过设计实验方案制备植物的硫酸亚铁肥，学会应用价类二维模型解决实际问题的能力，同时了解工业生产制取某物质时，除考虑反应可能性，还要考虑原料来源、成本高低和设备要求等因素，从而选取适当方法。
首先，请同学们回忆一下，在第二章中我们学习了哪些研究元素化合物的方法？学习钠及其化合物时，我们从物质类别的角度认识其性质；学习氯及其化合物时，由于氯元素是典型的变价元素，我们还从化合价的角度研究它们之间的相互转化关系。因此，本节课我们将结合物质类别和化合价两个角度来学习铁及其化合物，初步建立铁元素的价类二维图。
现在，请同学们拿出一张纸，有序地列出铁及其常见化合物的化学式，并将它们放到价类二维图中的相应位置。请按下暂停键完成任务。
以物质类别为横坐标，化合价为纵坐标。铁属于金属元素，典型代表物的类别有单质、氧化物、碱和盐。铁元素的常见价态有零价、正二价和正三价。所以我们可以在图中列出含铁元素的物质：单质铁显0价；氧化物分别有化合价为正二价的氧化亚铁、正三价的氧化铁，以及四氧化三铁。
那么，四氧化三铁应放在哪个位置呢？我们可以把四氧化三铁近似地看作是氧化亚铁与氧化铁组成的化合物，其化合价处于正二和正三的中间价态，所以应放在氧化物中元素化合价正二价和正三价的中间。含铁元素的碱分别有氢氧化亚铁和氢氧化铁；盐有亚铁盐和铁盐。
根据所学知识，这些物质之间存在怎样的相互转化关系呢？我们先来学习铁及其氧化物的性质。首先从铁单质入手，它具有延展性、导热性、导电性，能被磁铁吸引，生活中可用于制成铁锅或导线。铁单质在点燃后能与氧气发生反应，生成黑色的四氧化三铁固体，还能与某些非金属单质、酸、盐溶液反应。比如，铁能与氯气在点燃条件下生成正三价的氯化铁；能与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气；能与硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁和铜。
请同学们思考，铁与氯气反应、铁与盐酸反应、铁与硫酸铜反应产物中铁元素的化合价为什么不同？这说明了什么？这是因为盐酸和硫酸铜氧化性相对较弱，而氯气的氧化性较强。这说明当铁与盐酸、铜离子等弱氧化剂反应时，生成的是正二价的亚铁盐；而与氯气等强氧化剂发生反应时，生成的是正三价的铁盐。
铁的氧化物有氧化亚铁、四氧化三铁、氧化铁。其中，氧化亚铁是黑色粉末，不稳定，在空气中受热能迅速氧化为四氧化三铁；氧化铁是红棕色的粉末，俗称铁红，常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料；四氧化三铁是一种具有磁性的黑色固体，俗称磁性氧化铁，也能被磁铁吸引，它可以近似地看作是氧化亚铁与氧化铁组成的化合物。
在铁的氧化物中，氧化亚铁与氧化铁都属于碱性氧化物，不溶于水，也不与水反应，但能与酸反应生成相应的亚铁盐和铁盐。请同学们思考，氧化亚铁与氧化铁均可以与盐酸反应，那么四氧化三铁是否也可以呢？如果可以，产物应该是什么？前面提到四氧化三铁可以近似地看作是氧化亚铁与氧化铁组成的化合物，因此它与盐酸可以反应，不仅生成氯化亚铁，还会生成氯化铁和水。对应的化学方程式和离子方程式如下。
氧化铁和四氧化三铁分别是赤铁矿和磁铁矿的主要成分，工业上可用作高炉炼铁的原料，即以一氧化碳为还原剂，通过还原铁矿石中铁的氧化物来得到铁单质。
那么，请同学们思考，在钢铁厂的生产中，炽热的铁水或钢水注入模具之前，模具必须充分干燥处理，不得留有水，这是为什么呢？生活经验告诉我们，常温下铁与水是不发生反应的，那么在高温下铁会不会与水发生反应呢？我们需要通过实验来进行探究。
如图是实验装置，其中湿棉花可以在加热时提供水蒸气，肥皂液可以便于我们点燃产物中的气体。现在请同学们观看视频，记录实验现象，然后按下暂停键对实验现象进行分析。
（播放铁粉和水蒸气反应的视频）通过实验我们可以观察到，铁与水蒸气可以反应，生成物为黑色固体，肥皂泡中有气泡产生，点燃肥皂泡能听到爆鸣声，说明铁和水蒸气在高温下反应生成了四氧化三铁和氢气。
到这里，我们已经更进一步地了解了铁及其氧化物的性质。现在请同学们结合所学内容，按下暂停键思考，然后在我们初步建立的铁元素的价类二维图中补充上各物质的相互转化关系。
由铁单质出发，它可以和氯气等强氧化剂反应，转化为正三价的铁盐；也可以与盐酸或铜离子等弱氧化剂反应，生成正二价的亚铁盐；还能与氧气在点燃条件下或者与水蒸气在高温条件下转化为四氧化三铁。氧化物中，氧化铁和四氧化三铁可以被一氧化碳等还原剂还原为铁单质；氧化亚铁和氧化铁可以与酸反应分别生成对应的亚铁盐和铁盐；四氧化三铁也可以与酸反应同时转化得到亚铁盐和铁盐。碱这一类物质中，氢氧化亚铁和氢氧化铁可以与酸反应转化为相应的亚铁盐和铁盐。
到这里，同学们已经初步建立了比较完整的铁元素的价类二维图。它可以方便我们更直观地认识铁及其化合物的性质，也能应用于帮助我们解决实际生活中的问题。比如，生活当中，当植物缺铁时，叶子会发黄，此时就需要及时补施铁肥，一般可通过浇施硫酸亚铁溶液。