鐵化合物與亞鐵化合物間的相互轉(zhuǎn)化及其應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)

　　教學(xué)目標(biāo)：
　　知識與技能：1.初步掌握鐵化合物與亞鐵化合物間相互轉(zhuǎn)換的規(guī)律；2.培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力、觀察能力和透過現(xiàn)象看本質(zhì)的能力。
　　過程與方法：通過學(xué)生體驗(yàn)討論、實(shí)驗(yàn)探究得出結(jié)論以及在此基礎(chǔ)上進(jìn)行知識遷移，聯(lián)系日常生活實(shí)際運(yùn)用化學(xué)知識來解決問題的過程，培養(yǎng)學(xué)生研究運(yùn)用化學(xué)知識解決化學(xué)實(shí)際問題的方法。
　　情感態(tài)度與價(jià)值觀：1.滲透哲學(xué)觀點(diǎn)——內(nèi)外因的辯證關(guān)系及全面的觀察和分析事物；2.進(jìn)行STSE（科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境）教育。
　　教學(xué)重點(diǎn)：1.Fe2+與Fe3+的相互轉(zhuǎn)化；2.通過“提出問題-探索解決問題的方法-實(shí)驗(yàn)探究-得出結(jié)論”的教學(xué)設(shè)計(jì)，提高學(xué)生分析問題和解決問題能力。
　　教學(xué)過程：
　　[復(fù)習(xí)提問]請寫出Fe分別和S、O2、Cl2反應(yīng)的化學(xué)方程式
　　[學(xué)生練習(xí)]
　　Fe+SFeS
　　3Fe+2O2Fe3O4
　　2Fe+3Cl22FeCl3
　　然后由此分析：Fe不管氧化成+2價(jià)還是+3價(jià)，都需要加入氧化劑。提問并總結(jié)常見的氧化劑及對應(yīng)的還原產(chǎn)物如下：
　　[投影]學(xué)生討論、總結(jié)
　　[引言]大家再看Fe分別和S、O2、Cl2的反應(yīng)，生成物中鐵既有+2價(jià)又有+3價(jià)，這說明S、O2、Cl2的氧化性是依次增強(qiáng)的。那么亞鐵化合物氧化成鐵化合物須加入強(qiáng)氧化劑還是弱氧化劑呢？（喚醒學(xué)生已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)，為學(xué)習(xí)新知識做鋪墊，并承上啟下，學(xué)生自然會(huì)得出結(jié)論應(yīng)加入強(qiáng)氧化劑。）
　　[板書]
　　
　　一、Fe2+→Fe3+加強(qiáng)氧化劑
　　
　　1非金屬單質(zhì)：Cl2、Br2、O2
　　[演示實(shí)驗(yàn)]學(xué)生觀察并描述溶液顏色
　　將一定量FeSO4稀溶液盛放在試管中，讓學(xué)生垂直試管觀察溶液的顏色，幾乎為無色。然后讓學(xué)生順著試管的方向觀察盛FeSO4溶液的顏色，非常明顯會(huì)觀察到淺綠色。
　　[體會(huì)]這個(gè)結(jié)論是富于哲理的：一方面說明同一個(gè)事物，由于觀察的角度不同，可能得出完全不同的結(jié)論。簡單的自然現(xiàn)象是這樣，復(fù)雜的社會(huì)現(xiàn)象更可能是這樣。
　　[演示實(shí)驗(yàn)] 然后往FeSO4溶液中滴加KSCN溶液，溶液不顯紅色，滴加氯水并振蕩試管，溶液呈血紅色，說明已有Fe2+氧化成Fe3+。
　　[板書]6FeSO4+3Cl2 =2Fe2(SO4)3+2FeCl3
　　[講解]FeSO4在溴水的氧化作用下，同樣可以氧化成Fe3+
　　[板書]2Fe2++Br2 =2Fe3++2Br-
　　[討論]同學(xué)們想：用FeSO4溶液和NaOH溶液制取Fe（OH）2時(shí)，為什么滴管伸入到液面以下？為什么制備FeSO4溶液用煮沸過的蒸餾水？為什么用新煮沸過的NaOH溶液（是為了防止空氣中的O2將Fe2+氧化成Fe3+）？由此可知Fe2+既不能在堿性條件下穩(wěn)定存在，也不能在空氣中穩(wěn)定存在的，并且O2氧化FeSO4溶液中Fe2+分中性和酸性兩種情況：
　　[板書]4Fe2++O2+4H+ =4Fe3++2H2O（酸性條件下）
　　12Fe2++3O2+6H2O =8Fe3++4Fe（OH）3↓(中性條件下)
　　[講解]所以我們這一節(jié)課制備的稀FeSO4溶液盛放在錐形瓶中，并加入一定量的鐵粉。
　　[板書]2.氧化性酸： 濃H2SO4、濃HNO3、稀HNO3
　　[提問]同學(xué)們想，若向稀FeSO4溶液中滴加濃HNO3，那么溶液混合后HNO3還濃不濃呢？（不濃）
　　[演示實(shí)驗(yàn)]向稀FeSO4溶液中滴加兩滴KSCN溶液，再滴加中等濃度的HNO3溶液，并振蕩試管，呈血紅色，并在試管口有紅棕色氣體生成。說明生成Fe3+和NO氣體。
　　[板書]3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O
　　[引言]濃H2SO4同樣可以將Fe2+氧化成Fe3+，但是向FeSO4溶液中滴加濃H2SO4會(huì)稀釋，所以常用FeO與濃H2SO4反應(yīng)：
　　[板書]2FeO+4H2SO4(濃)=Fe2(SO4)3+SO2↑+4H2O
　　3.其他強(qiáng)氧化劑：KMnO4、K2Cr2O7、H2O2、Na2O2等
　　[演示實(shí)驗(yàn)]取少量的酸性KMnO4稀溶液于試管中，滴加FeSO4溶液，KMnO4溶液紫色褪去，說明MnO4-被還原；再往試管中滴加KSCN溶液，呈血紅色，說明有Fe3+生成。
　　[板書]2Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O
　　[提問]同學(xué)們想，F(xiàn)e2+轉(zhuǎn)化為Fe3+需要加入強(qiáng)氧化劑，那么Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+須加入什么試劑？（還原劑）
　　[板書]
　　
　　二、 Fe3+→Fe2+ 加還原劑
　　
　　[投影]提問并總結(jié)常見的還原劑及對應(yīng)的還原產(chǎn)物。
　　[板書]1.金屬單質(zhì)：Fe、Cu
　　[演示實(shí)驗(yàn)]向稀FeCl3溶液中滴加KSCN溶液呈血紅色，加入鐵粉振蕩后紅色褪去，說明Fe3+被還原：
　　[板書]2Fe3++Fe=3Fe2+
　　[提問]FeSO4溶液中為什么加入Fe粉（防止Fe2+被氧化成Fe3+）？然后通過提問金屬活動(dòng)性順序表，來講解Cu排在H的后面，一般條件下不與非氧化性酸反應(yīng)，那么能不能與Fe3+反應(yīng)，下面我們來看實(shí)驗(yàn)：
　　[演示實(shí)驗(yàn)]往盛有Cu片的試管中加入FeCl3溶液并振蕩，溶液由棕黃色變成淺綠色（這是黃色與藍(lán)色的混合色），說明Fe3+被還原成Fe2+，Cu被氧化成Cu2+：
　　[板書]2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
　　2.負(fù)價(jià)非金屬：KI、H2S
　　[演示實(shí)驗(yàn)]往FeCl3溶液中滴入幾滴KI溶液，溶液變成淺紫色（取此溶液少許加入盛有淀粉溶液的試管中，淀粉溶液變藍(lán)色，說明有碘生成）與FeCl3溶液對比。
　　[板書]2Fe3++2I-=2Fe2++I2
　　大家再看：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
　　說明氧化性Cl2>Fe3+>I2
　　[提問]已知：S2-還原性比I-強(qiáng)，那么往FeCl3溶液中通入H2S將會(huì)發(fā)生什么反應(yīng)？（請同學(xué)到黑板上寫出反應(yīng)離子方程式）
　　[板書]2Fe3++H2S=2Fe2++2H++S↓
　　3.其他還原劑：SO2、H2SO3、Na2SO4等也可以將Fe3+還原成Fe2+
　　[總結(jié)板書]Fe2+和Fe3+的相互轉(zhuǎn)化：Fe2+ Fe3+
　　常見強(qiáng)氧化劑：Cl2、Br2、O2、HNO3、濃H2SO4、KMnO4、K2Cr2O7、H2O2、Na2O2；
　　常見還原劑：Fe、Cu、I-、H2S、H2SO3、Na2SO3、Sn2+。
　　[體會(huì)]鐵既可以被氧化成+3價(jià)也可以被氧化成+2價(jià)，這是鐵本身的結(jié)構(gòu)所決定的，所以內(nèi)因是關(guān)鍵因素。那么鐵最終被氧化成+3價(jià)還是+2價(jià)，這取決于氧化劑氧化性的強(qiáng)弱以及氧化劑的量，所以客觀環(huán)境也起著重要作用。同樣學(xué)習(xí)也是如此，自己的主觀努力是最為關(guān)鍵的，這起一個(gè)主導(dǎo)作用，同時(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)習(xí)氛圍也對大家的成長起著不可低估的作用，所以大家要?jiǎng)?chuàng)造一個(gè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，攜手并進(jìn)、共創(chuàng)未來。
　　4.[板書]
　　
　　 三、Fe2+與Fe3+相互轉(zhuǎn)化的應(yīng)用
　　
　　[應(yīng)用1]展示一塊銅線路版，并講解：我們知道單質(zhì)銅不能被一般的酸、堿等腐蝕，但在工業(yè)上銅印刷線路版是用FeCl3溶液把銅溶解的，你能解釋原因嗎？請寫出這個(gè)反應(yīng)的離子方程式。
　　[討論歸納]具有氧化性，F(xiàn)e3+氧化了單質(zhì)銅。2Fe3++Cu=2Fe2++2Cu2+
　　[實(shí)驗(yàn)]在銅上用毛筆蘸FeCl3寫字：化學(xué)
　　[應(yīng)用2]我國是世界上缺鐵性貧血發(fā)生率較高的國家之一，發(fā)生率達(dá)到15%-20%。世界衛(wèi)生組織的調(diào)查表明，大約有50%的女童、20%的成年女性、40%的孕婦會(huì)發(fā)生缺鐵性貧血。
　　現(xiàn)有市售補(bǔ)鐵藥速力菲，
　　[提問]能否檢驗(yàn)速力菲(主要成分為琥珀酸亞鐵)中含F(xiàn)e2+？若能請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，若不能請說明理由。
　　[學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案]①用小刀去薄膜衣，將藥碾碎；②加水溶解、過濾、取濾液；③加酸溶解，用H2O2、KSCN檢驗(yàn)。
　　[評價(jià)方案]方案增加了藥品與空氣接觸的機(jī)會(huì)，易氧化變質(zhì)。
　　[改進(jìn)方案]根據(jù)速力菲為無水堿式鹽考慮到加稀硫酸直接溶解，方案改進(jìn)為：①加稀硫酸溶解；②加KSCN溶液(無血紅色)；③加雙氧水呈現(xiàn)血紅色；
　　[實(shí)驗(yàn)探究]檢驗(yàn)速力菲(主要成分為琥珀酸亞鐵)中含F(xiàn)e2+。
　　[知識拓展1]速力菲中Fe2+的存在形式檢驗(yàn)
　　[遷移深化]速力菲使用說明書“藥物相互作用”中明確說明：維生素C與本品同服有利于吸收。為什么？
　　[學(xué)生推測]維生素C可能具有還原性
　　[實(shí)驗(yàn)探究]①往FeCl3溶液中加KSCN溶液，呈現(xiàn)血紅色；②加入維生素C后溶液褪色；③加雙氧水溶液又變成血紅色
　　[知識拓展2]維生素C的還原性
　　[應(yīng)用3]蘋果“生銹”與鐵銹的成份一樣嗎？展示久置的削皮后的蘋果。
　　[實(shí)驗(yàn)探究]蘋果“銹”加KSCN溶液不變紅色。
　　[說明]當(dāng)蘋果削好皮或切開后放置一會(huì)兒，切口面的顏色就會(huì)由淺變深，最后變成深褐色。
　　發(fā)生色變反應(yīng)主要是這些植物體內(nèi)存在著酚類化合物。例如：多元酚類、兒茶酚等。酚類化合物易被氧化成醌類化合物，即發(fā)生變色反應(yīng)變成黃色，隨著反應(yīng)的量的增加顏色就逐漸加深，最后變成深褐色。（責(zé)任編輯：張華偉）
　　注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文?！?br/>