以實驗為基礎(chǔ)的“鐵的重要化合物”教學(xué)設(shè)計

曹志兵 殷曉捷 陳靜

摘要：本節(jié)課是在學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過的鈉和鋁的重要化合物的基礎(chǔ)之上，通過對三種常見的鐵的氧化物與酸反應(yīng)后產(chǎn)物中陽離子檢驗方案的討論，結(jié)合實驗事實來進(jìn)行學(xué)習(xí)。通過“實驗一觀察一分析”的教學(xué)方法學(xué)習(xí)“鐵的重要化合物”知識，使學(xué)生形成“實驗是學(xué)習(xí)化學(xué)、研究化學(xué)的基礎(chǔ)”、“實驗是最高法庭”的深刻印象。教學(xué)中在使學(xué)生明確實驗?zāi)康牡那疤嵯?，通過設(shè)計實驗方案，進(jìn)行實驗操作，層層推理，步步分析，進(jìn)一步了解變價金屬元素鐵的重要化合物以及相互之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。

關(guān)鍵詞：實驗;鐵的重要化合物;教學(xué)設(shè)計

文章編號：1008-0546（2019）03-0069-03 中圖分類號：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.03.021

一、教學(xué)過程

1.創(chuàng)設(shè)情景引出主題

【教師活動】鐵的氧化物是鐵的化合物中的重要類型，在生產(chǎn)生活中有著廣泛應(yīng)用。如氧化鐵常用于制作紅色的油漆和涂料，赤鐵礦（主要成分是Fe203）是煉鐵的主要原料之一等。根據(jù)鐵的常見價態(tài)和我們已有的知識，可知常見的鐵的氧化物主要包括三種類型：氧化亞鐵（FeO）、氧化鐵（Fe2O3）和四氧化三鐵（Fe3O4）。展示三種樣品圖片，再展示FezO3和Fe3O4實物。說明：我校實驗室中尚未購買FeO樣品，你覺得可能是什么原因？

【學(xué)生活動】可能是因為價格比較貴，更主要的原因在于FeO的狀態(tài)不夠穩(wěn)定。

【教師活動】確實，F(xiàn)eO中的二價鐵元素容易被氧化，不穩(wěn)定，在空氣中受熱就迅速被氧化成Fe3O4，因此難以制備和保存，價格昂貴，每克價格要160元（我們咨詢了有關(guān)供貨商）。那么三價鐵元素是否可能轉(zhuǎn)化為二價鐵元素呢？我們南京明城墻的青磚，不同于生活中常見的紅磚墻（其中含有Fe2O3顯現(xiàn)出磚紅色），青磚中含有FeO和Fe3O4，而其中Fe3O4是以晶體形式存在，因而增加了磚的強度和抗腐蝕能力。請大膽猜測在紅磚轉(zhuǎn)化成青磚的工藝中發(fā)生了怎樣的化學(xué)變化？

根據(jù)我們已學(xué)知識，同學(xué)們可以提出哪些檢驗Fe3+的可行方案呢？

2.方案設(shè)計實驗探究

方案1：取反應(yīng)后上層清液，觀察反應(yīng)后溶液顏色的變化（觀察法）。

實驗現(xiàn)象：溶液顯棕黃色，證明陽離子為Fe3+。

方案2：取反應(yīng)后上層清液，滴加氫氧化鈉溶液，觀察反應(yīng)現(xiàn)象（沉淀法）。

實驗現(xiàn)象：產(chǎn)生紅褐色沉淀Fe（OH）3，證明陽離子為Fe3+。

【教師活動】以上兩種方案觀察法和實驗法，對所鑒別的離子濃度要求比較高，另外呈黃色的溶液也不只是Fe3+溶液。若是用我們剛剛制備的產(chǎn)物進(jìn)行試驗，現(xiàn)象則不太明顯，效果也不理想。這里給同學(xué)們介紹一種檢測Fe3+的特征反應(yīng)，用KSCN溶液來檢驗Fe3+的存在，效果非常明顯。

方案3：取反應(yīng)后上層清液，滴加1滴硫氰化鉀溶液，觀察反應(yīng)后溶液顏色的變化（特征反應(yīng)法）。

實驗現(xiàn)象：溶液顯血紅色，證明陽離子為Fe3+。

【教師活動】該反應(yīng)生成了紅色可溶性的物質(zhì)，非常靈敏，是檢驗Fe3+的特征反應(yīng)。

3.類比推理發(fā)散思維

實驗現(xiàn)象：加入鐵粉振蕩后，溶液的紅色褪去，變成淺綠色。

【師生活動】討論在Fe2+和Fd3+的轉(zhuǎn)化過程中可能用到的氧化劑和還原劑，全面建立Fe2+和Fe3+之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系：

4.自主探究內(nèi)化升華

【教師活動】最后請同學(xué)分組實驗，探究如何檢驗Fe3O4和硫酸反應(yīng)后產(chǎn)物（仍然采用事先制備好的反應(yīng)后溶液進(jìn)行檢驗）。提示：首先通過分析Fe3O4中鐵元素的化合價，寫出其與硫酸反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式，然后再分析我們之前的幾種檢驗方法是否適用于Fe2+和Fe3+混合情況下的分別檢驗。

【學(xué)生活動】分組完成實驗方案設(shè)計和實驗實施，實驗現(xiàn)象記錄和評價?！編熒顒印客ㄟ^實驗，討論分析得出：檢驗Fe3+和Fe2+用特征反應(yīng)是最可靠的方法;注意離子檢驗時相互有干擾的可能性;掌握特定條件下離子的檢驗方法。下面我們來看幾個課堂討論：

課堂討論1：向Fe3O4與稀鹽酸反應(yīng)后的溶液先滴加氯水，再滴加KSCN溶液，觀察到溶液呈血紅色，能夠證明反應(yīng)以后的溶液中含有Fe2+嗎？

設(shè)計意圖：先滴加氯水再滴加KSCN溶液，無法排除反應(yīng)體系初始狀態(tài)是否存在Fe3+的干擾，實驗方案存在缺陷。

課堂討論2：向酸性KMnO4溶液中滴加Fe3O4與稀鹽酸反應(yīng)后的溶液，觀察到溶液的紫紅色褪去。能夠證明反應(yīng)后的溶液中一定含有Fe2+嗎？

設(shè)計意圖：氯離子在酸性條件下，也可能與高錳酸根發(fā)生氧化還原反應(yīng)，因此在實驗設(shè)計時需要排除氯離子的影響，采用硫酸。

【教師活動】課堂總結(jié)：本節(jié)課我們認(rèn)識了含有Fe2+的鐵的化合物，如FeO、Fe3O4、Fe（OH）2、亞鐵鹽等;也認(rèn)識了含有Fe3+的鐵的化合物，如Fe2O3、Fe3O4、Fe（OH），、鐵鹽等。另外，我們還掌握了Fe2+和Fe3+的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系和檢驗的一般方法，特別要注意在特定條件下的檢驗方法。希望同學(xué)們通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，認(rèn)識到物質(zhì)檢驗過程中的注意點包括：操作簡便易行;現(xiàn)象明顯;防止其他物質(zhì)的干擾。以上就是本節(jié)課的主要內(nèi)容。

二、板書設(shè)計

三、教學(xué)反思

1.這一節(jié)課是南京市教育局來我校督導(dǎo)時開設(shè)的一節(jié)公開課。作為從教二十多年的老教師我沒有絲毫懈怠，反復(fù)思考，認(rèn)真準(zhǔn)備，力爭把這傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容上出新意。課后聽課專家一致認(rèn)為這是一節(jié)精品課，課堂設(shè)計嚴(yán)謹(jǐn)、合理、新穎，板書設(shè)計獨特，一致給予好評。作為一個老師應(yīng)該把上好每一節(jié)課作為自己終身的教學(xué)追求，使自己成為一名真正的教書工匠。

2.上一節(jié)課容易，上一節(jié)好課難。在設(shè)計好教學(xué)思路后，我們首先到實驗室進(jìn)行實驗準(zhǔn)備，發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)不是我們事先想象的：如氧化鐵和四氧化三鐵與鹽酸（不能太濃，太濃會導(dǎo)致與堿反應(yīng)時加堿液過多）的反應(yīng)非常慢，經(jīng)過反復(fù)實驗，發(fā)現(xiàn)要放置24小時后才有比較好的實驗結(jié)果;再比如配制硫酸亞鐵溶液，溶液中總能檢驗出Fe3+，后來嘗試在溶液中加入一片維生素c后才有很好的實驗結(jié)果，盡管如此，我們發(fā)現(xiàn)約2小時后溶液中又能檢出Fe3+。

3.隨著教育部在《關(guān)于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務(wù)的建議》中“核心素養(yǎng)”概念的提出，如何發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)成為我們教師需要思考的首要問題。而“學(xué)科核心素養(yǎng)”概念的提出有助于核心素養(yǎng)在學(xué)校教育中的落實?！皩W(xué)科核心素養(yǎng)”是指通過學(xué)習(xí)某學(xué)科的知識與技能、思想與方法而習(xí)得的重要觀念、關(guān)鍵能力和必備品格。高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、實驗探究與創(chuàng)新意識、科學(xué)精神與社會責(zé)任等幾大方面。在本節(jié)課的教學(xué)中，通過設(shè)疑激趣、探究實驗、建構(gòu)模型、三重表征、歸納整合等多個維度，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。