“Fe2+與Fe3+的性質(zhì)與應(yīng)用探究”教學(xué)實(shí)踐

　　摘要：在“Fe2+與Fe3+的性質(zhì)與應(yīng)用探究”的教學(xué)中圍繞氧化還原基本核心概念，讓學(xué)生通過“讀讀、做做、議議、探探、練練”主動(dòng)參與教學(xué)全過程，把學(xué)生的“做中學(xué)”和“思中學(xué)”有機(jī)地結(jié)合在一起，在具體教學(xué)過程中提高思維品質(zhì)。
　　關(guān)鍵詞：化學(xué)學(xué)科育人價(jià)值；Fe2+和Fe3+；教學(xué)實(shí)踐
　　文章編號(hào)：1005–6629(2012)7–0037–03 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
　　化學(xué)學(xué)科的育人價(jià)值首先要使學(xué)生形成化學(xué)的核心概念和觀念，而不僅僅是具體的知識(shí)。
　　筆者設(shè)計(jì)“Fe2+與Fe3+的性質(zhì)與應(yīng)用探究”的教學(xué)。圍繞氧化還原基本核心概念，把這節(jié)課的主要內(nèi)容分為三個(gè)部分：Fe2+與Fe3+的性質(zhì)對(duì)比；Fe2+與Fe3+的相互轉(zhuǎn)化；性質(zhì)應(yīng)用探究。圍繞讓學(xué)生通過“讀讀、做做、議議、探探、練練”主動(dòng)參與教學(xué)全過程的教學(xué)思想，設(shè)計(jì)了一系列學(xué)生活動(dòng)，把學(xué)生的“做中學(xué)”和“思中學(xué)”有機(jī)地結(jié)合在一起。
　　1 主要教學(xué)環(huán)節(jié)
　　1.1 激發(fā)學(xué)生興趣的“讀讀、做做”
　　學(xué)生通過“讀讀”，回憶和形成了Fe2+與Fe3+的性質(zhì)對(duì)比的初步印象，接著用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證書本知識(shí)，在驗(yàn)證過程中發(fā)現(xiàn)下列與預(yù)想不一致的有趣現(xiàn)象：
　　（1）向氯化鐵溶液中滴加氫氧化鈉溶液，開始滴下的瞬間產(chǎn)生沉淀，但振蕩后隨即消失？
　?。?）硫酸亞鐵溶液中滴加氫氧化鈉溶液時(shí)產(chǎn)生沉淀的顏色：白色不明顯，較長(zhǎng)時(shí)間維持墨綠色，并未快速變?yōu)榧t褐色？
　　（3）硫酸亞鐵溶液中滴加硫氰化鉀溶液出現(xiàn)淡紅色？（特意提供了有些變質(zhì)的亞鐵鹽溶液）
　　1.2 突出探究過程的“議議、探探、做做”
　　這部分教學(xué)設(shè)計(jì)的意圖是使學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題，產(chǎn)生疑問、通過“議議”激發(fā)思考，進(jìn)行探究、設(shè)計(jì)，并完成后續(xù)實(shí)驗(yàn)。在“議議、探探、做做”的過程中，最終獲得清晰的認(rèn)識(shí)和科學(xué)探究的能力。
　　（1）向氯化鐵溶液中滴加氫氧化鈉溶液，開始滴下的瞬間產(chǎn)生沉淀，但振蕩后隨即消失？——為了抑制Fe3+的水解，配制鐵鹽溶液時(shí)滴加了酸。為了驗(yàn)證這一點(diǎn)，學(xué)生想到繼續(xù)滴加氫氧化鈉溶液，最終確實(shí)得到了
　　大量的紅褐色沉淀。
　?。?）硫酸亞鐵溶液中滴加氫氧化鈉溶液時(shí)產(chǎn)生沉淀的顏色：白色不明顯，維持較長(zhǎng)時(shí)間的墨綠色，并未快速變?yōu)榧t褐色？——?dú)溲趸瘉嗚F極易被氧化，而轉(zhuǎn)變?yōu)闅溲趸F的過程極其復(fù)雜。（教師啟發(fā)：如何加速這一變色過程？）
　　學(xué)生運(yùn)用氧化還原的概念從氧化劑著手來加速這一變色過程：有的學(xué)生從試劑盒中發(fā)現(xiàn)氧化劑，通過滴加雙氧水或氯水實(shí)現(xiàn)了向紅褐色的快速轉(zhuǎn)變；有的學(xué)生觀察到試管壁上已經(jīng)出現(xiàn)紅褐色，他受此啟發(fā)用毛筆把懸濁液涂在濾紙上，并在空氣中扇動(dòng)，加速空氣的流動(dòng)性，也取得很好的加速氧化的效果。
　?。?）硫酸亞鐵溶液中滴加硫氰化鉀溶液出現(xiàn)淡紅色？——在明確Fe2+遇SCN-無明顯現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，不難得出Fe2+已經(jīng)被氧化，但是顏色較淺說明Fe2+只是部分被氧化，于是很自然地推測(cè)，如果被氧化的Fe2+很多，必然血紅色會(huì)很明顯。
　　照此思路，學(xué)生開始在淺紅色的體系中滴加雙氧水，立刻呈現(xiàn)很深的血紅色。上述推測(cè)都得到了證實(shí)。在這一實(shí)驗(yàn)過程中有些同學(xué)或有意或無意會(huì)持續(xù)滴加雙氧水，結(jié)果發(fā)現(xiàn)后來顏色會(huì)突然變淡的意外現(xiàn)象。
　　在“議議、探探、做做”中學(xué)生感受到了所學(xué)知識(shí)間的緊密聯(lián)系，在發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程中，學(xué)生充分調(diào)用已學(xué)知識(shí)：鹽類的水解；氧化還原概念；化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素等，體會(huì)到了用所學(xué)理論來解決實(shí)際問題的成就感。這一環(huán)節(jié)中滲透著培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣的理念——仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)中的明顯現(xiàn)象、細(xì)微現(xiàn)象和變化中的現(xiàn)象，還可以培養(yǎng)學(xué)生的分析、綜合、歸納和比較等科學(xué)思維素養(yǎng)。這一部分已經(jīng)涉及到Fe2+容易被氧化為Fe3+，于是自然過渡到第二部分Fe2+與Fe3+的相互轉(zhuǎn)化。
　　1.3 面對(duì)“實(shí)驗(yàn)意外”的“做做、議議、做做”
　　課上及時(shí)捕捉到少數(shù)同學(xué)持續(xù)滴加雙氧水，顏色會(huì)突然變淡的意外現(xiàn)象。并且引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)中的“意外”展開討論，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生用證據(jù)支持假設(shè)的化學(xué)思維，激發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的積極性。以“做做、議議、做做”的方式促進(jìn)協(xié)作和歸納交流，在討論中提高學(xué)生的思維能力。
　　未觀察到這一現(xiàn)象的學(xué)生馬上也會(huì)滴加過量雙氧水，結(jié)果同樣看到顏色變淡的現(xiàn)象（做做）。在此基礎(chǔ)上同學(xué)們展開了熱烈的討論（議議），課堂中出現(xiàn)以下三種解釋：是過量雙氧水的稀釋所致；因?yàn)槿芤褐袥]有了SCN-；因?yàn)槿芤褐袥]有了Fe3+。
　　這時(shí)再適時(shí)地強(qiáng)調(diào)一下性質(zhì)：Fe3+遇SCN-產(chǎn)生血紅色溶液非常靈敏，經(jīng)常利用此性質(zhì)進(jìn)行離子的檢驗(yàn)。接著啟發(fā)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)上述假設(shè)一一進(jìn)行檢驗(yàn)。同學(xué)們通過討論確定了檢驗(yàn)假設(shè)的較為嚴(yán)密而簡(jiǎn)單的方法（再做做）。
　　雙氧水的稀釋？——將已變?yōu)檠t色的溶液分為兩等份，用雙氧水和水做對(duì)比實(shí)驗(yàn)。學(xué)生提出的這種方法滲透了對(duì)比實(shí)驗(yàn)的思想，體現(xiàn)了嚴(yán)密的思路，在實(shí)驗(yàn)操作中對(duì)試劑用量的控制較嚴(yán)格，進(jìn)一步鍛煉了動(dòng)手操作能力。
　　溶液中沒有了SCN-，還是沒有了Fe3+？——將顏色變淺的溶液分為兩份，
　　一份中滴加硫氰化鉀溶液，另一份中滴加氯化鐵溶液，觀察現(xiàn)象。
　　通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比，學(xué)生發(fā)現(xiàn)顏色變淺的原因是過量的雙氧水氧化了SCN-，從而體會(huì)到試劑用量等操作細(xì)節(jié)的重要影響，養(yǎng)成細(xì)致、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)習(xí)慣。在“做做、議議、做做”中提高了思維品質(zhì)，感受到成功解決問題的喜悅。
　　上述實(shí)驗(yàn)過程中，個(gè)別同學(xué)注意到產(chǎn)生大量氣泡的現(xiàn)象，此時(shí)可提醒大家觀察一下，但不再展開，為課后探究埋下伏筆。
　　1.4 緊扣氧化―還原的核心概念的“議議、做做”
　　在實(shí)現(xiàn)了Fe2+向Fe3+轉(zhuǎn)變的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生根據(jù)氧化-還原的核心概念進(jìn)行總結(jié)，哪些氧化劑可以使Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3+。接著引導(dǎo)學(xué)生選擇不同的還原劑實(shí)現(xiàn)Fe3+向Fe2+的轉(zhuǎn)變。引導(dǎo)學(xué)生去嘗試鐵粉、銅絲、維生素C、碘化鉀等不同的還原劑，并且思考如何證明已經(jīng)有Fe3+被還原為Fe2+。
　　學(xué)生以小組討論的形式在實(shí)驗(yàn)前先預(yù)測(cè)現(xiàn)象，設(shè)計(jì)恰當(dāng)?shù)姆椒ㄗC明已經(jīng)發(fā)生了反應(yīng)，這也體現(xiàn)了Fe2+與Fe3+性質(zhì)的應(yīng)用。接著進(jìn)行操作，就觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行小組討論，加強(qiáng)協(xié)作和交流。最后展開組間討論，在討論中獲得對(duì)理論與實(shí)驗(yàn)的更為清晰的認(rèn)識(shí)。
　　鐵粉——在氯化鐵溶液中加入過量鐵粉后，顏色變淡，再加入硫氰化鉀（經(jīng)對(duì)比，學(xué)生發(fā)現(xiàn)此檢驗(yàn)方法優(yōu)于加入氫氧化鈉），無血紅色出現(xiàn)，證明Fe3+已完全被還原。
　　銅絲——在氯化鐵溶液中加入銅絲后，觀察顏色變化（優(yōu)于加入硫氰化鉀或氫氧化鈉），出現(xiàn)綠色溶液，證明已有Fe3+被還原。
　　維生素C——在氯化鐵溶液中加入過量維生素C后，再加入硫氰化鉀（優(yōu)于加入氫氧化鈉），無血紅色出現(xiàn)，證明Fe3+已全部被還原。
　　碘化鉀——在氯化鐵溶液中加入碘化鉀溶液后，再加入淀粉（優(yōu)于加入硫氰化鉀、氫氧化鈉），出現(xiàn)藍(lán)色，證明已有Fe3+被還原。
　　在歸納第二部分Fe2+與Fe3+的相互轉(zhuǎn)化時(shí)，突顯氧化還原概念的指導(dǎo)作用，這樣學(xué)生從本質(zhì)上有了更深層次的領(lǐng)會(huì)，能達(dá)到舉一反三的水平。
　　1.5 聯(lián)系生活實(shí)際、貫穿全課的“探探”
　　本課開始時(shí)精選了與生活相關(guān)的問題引入，最后進(jìn)行應(yīng)用探究時(shí)又呼應(yīng)了這些問題，使其成為一個(gè)旨在激發(fā)學(xué)生的探究興趣和求知熱情、培養(yǎng)學(xué)生能力、貫穿課程始終的真問題，從而將學(xué)習(xí)熱情和探究活動(dòng)延伸到課外。
　?。?）如何快速除去衣服上的鐵銹？——學(xué)生會(huì)根據(jù)本課所學(xué)知識(shí)想到很多方法，接著引導(dǎo)他們對(duì)比方法的優(yōu)劣，最后留一項(xiàng)動(dòng)手作業(yè)——去除抹布上的鐵銹。
　　（2）為何補(bǔ)鐵劑與維生素C一起服用效果更好？——結(jié)合補(bǔ)鐵劑的主要成分，學(xué)生自然地聯(lián)系到了亞鐵離子容易被氧化的性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)維生素C對(duì)Fe2+的保駕護(hù)航的作用。
　?。?）亞鐵鹽溶液如何保存？——運(yùn)用鹽類水解以及氧化還原的知識(shí)提出方案。
　　課外作業(yè)中設(shè)計(jì)以下兩個(gè)探究問題，并且在討論成熟的基礎(chǔ)上，利用課余時(shí)間，以興趣小組的方式走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室。
　　（1）如何制備氫氧化亞鐵？
　　（2）過氧化氫溶液與硫酸亞鐵溶液混合后產(chǎn)生的氣泡可能是過量的過氧化氫把硫氰根離子氧化生成的氮?dú)?；還有可能是三價(jià)鐵離子的催化作用使過氧化氫分解產(chǎn)生的氧氣。你持什么觀點(diǎn)？如果要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來探究原因，你會(huì)怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案？
　　1.6 圍繞核心概念設(shè)計(jì)“練練”的課堂討論和課后作業(yè)
　?。?）以下方程式中的反應(yīng)物是酸和堿，混和后僅僅發(fā)生中和反應(yīng)嗎？結(jié)合本節(jié)課所學(xué)知識(shí)完成下列反應(yīng)式：
　　Fe(OH)2+HCl→ Fe(OH)3+HCl→
　　Fe(OH)2+HNO3→ Fe(OH)3+HNO3→
　　Fe(OH)2+HI→ Fe(OH)3+HI→
　?。?）已知二氧化硫的還原性大于碘離子，試問二氧化硫、硫化氫能否還原Fe3+？
　　（3）比銅活潑的金屬是不是都能還原Fe3+？如果將鎂條放入FeCl3溶液中，會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？可能有哪些反應(yīng)發(fā)生？對(duì)這些預(yù)測(cè)如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究與驗(yàn)證？
　　由于學(xué)生在以前的學(xué)習(xí)中已經(jīng)掌握了氧化-還原的核心概念，所以學(xué)生很快地完成討論，并在課后能獨(dú)立完成課內(nèi)涉及的有關(guān)鐵元素的氧化-還原方程式的配平，大大節(jié)約了課堂教學(xué)的時(shí)間，并使學(xué)生進(jìn)一步增強(qiáng)了對(duì)氧化-還原概念的理解和應(yīng)用能力。
　　2 課后反思
　　這節(jié)課內(nèi)容多，需要留給學(xué)生大量的思考、討論、交流和動(dòng)手實(shí)驗(yàn)時(shí)間，反思整個(gè)教學(xué)過程，我有如下感想：
　?。?）“讀讀、做做、議議、探探、練練”體現(xiàn)了以學(xué)定教的基本思想，“讀、做、議、探、練”中的每一點(diǎn)都指向?qū)W生的活動(dòng)，這5個(gè)方面沒有固定的順序，可以根據(jù)課程需要靈活地組合。圍繞這一指導(dǎo)思想設(shè)計(jì)的課程內(nèi)容會(huì)變得豐富和生動(dòng)，學(xué)生的學(xué)習(xí)會(huì)變得有趣和回味無窮。
　?。?）盡量讓學(xué)生接觸新知識(shí)時(shí)“刻骨銘心”
　　從學(xué)生的角度出發(fā)，讓新知識(shí)出現(xiàn)時(shí)給學(xué)生的第一印象深刻、強(qiáng)烈，如此新知識(shí)、新概念才能被很好的理解和接受。
　　親身動(dòng)手體驗(yàn)確實(shí)可以起到事半功倍的效果。對(duì)一些問題的解釋教師大費(fèi)口舌，學(xué)生覺得十分抽象，掌握起來較困難且不牢固。如果學(xué)生能夠親自動(dòng)手“做做、議議”，在體驗(yàn)中領(lǐng)會(huì)必定會(huì)取得很好的效果。在本課中學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)和對(duì)實(shí)驗(yàn)意外現(xiàn)象的分析，對(duì)二價(jià)鐵易被氧化成三價(jià)鐵和如何防止水解的認(rèn)識(shí)會(huì)非常直觀和深刻。
　?。?）做到理論及時(shí)聯(lián)系實(shí)際
　　在本課中涉及到的應(yīng)用有：補(bǔ)鐵劑、除鐵銹、試劑保存等。這些問題在課前提出，引入課題，并且在課程接近結(jié)束時(shí)，利用本課所學(xué)核心內(nèi)容進(jìn)行探究和解決問題，使這些問題成為貫穿全課的真問題。我在上完這堂課后偶然看到一段節(jié)目，內(nèi)容是探究彩色丘陵形成的奧秘，結(jié)果竟然與鐵離子的變價(jià)有關(guān)。于是我摘錄一段與學(xué)生共享，師生共同覺得化學(xué)真的是包羅萬象，魅力無窮。
　?。?）凸現(xiàn)的問題與矛盾：這堂課學(xué)生活動(dòng)很多，高明且有效地組織尤其重要，在具體實(shí)驗(yàn)過程中會(huì)出現(xiàn)許多實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)和意外現(xiàn)象。在“議議、做做”環(huán)節(jié)中學(xué)生出現(xiàn)多種狀況，會(huì)提出許多意料之外的問題。課程實(shí)施過程中出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)方面的“收”與“放”的權(quán)衡；各教學(xué)環(huán)節(jié)的“快”與“慢”的節(jié)奏把握；知識(shí)內(nèi)容的“主”與“次”的掌控。具體調(diào)控策略以及對(duì)課堂效果的影響，這方面值得進(jìn)一步商榷和實(shí)踐探究。
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]毛東海.試論化學(xué)課堂“有效教學(xué)”的“環(huán)節(jié)”與“方法”[J].化學(xué)教學(xué)，2012，（1）：7~10.
　　[2]張海洋.化學(xué)，我們應(yīng)該教給學(xué)生什么[J].化學(xué)教學(xué)，2012，（1）：23~26.