Fe²⁺和Fe³⁺的相互轉化及其應用的教學設計

文章編號:1005-6629(2010)07-0058-03 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B

1設計思路和教學流程

對于蘇教版《化學1》專題3第二單元Fe2+和Fe3+的相互轉化的教學中，按教材要求，教師都認識到該單元應組織學生進行探究，但是許多教學設計并不能讓學生了解探究的目的、探究的內容、探究和學習這些知識的作用。所以，很多所謂的探究是有其形而無其實。基于上述認識，筆者在教學中按如下思路設計教學流程。

2教學設計

[引入]我們知道科學研究始于問題，很多時候問題都源自于生產或生活。今天我們以鐵為例解決幾個生產或生活中遇到的實際問題。

2.1情景化問題的提出

[情景1]我們常說，粗制的濃鹽酸常顯黃色是由于含有Fe3+引起的，你能設計簡單的方法快速進行檢驗嗎?

[學生實驗]取少量濃鹽酸于試管中，滴加KSCN溶液，觀察現象。

(說明:設計中為學生儲備Fe3+的檢驗方法，既為后面學生的探究儲備必要的知識，也證明了濃鹽酸發黃是否由Fe3+引起的。)

[情景2] 電子工業中常用FeCl3溶液腐蝕敷(覆)銅板來制作印刷電路板。你知道其原理和制作方法嗎?

(為學生展示一塊鍍Cu 0.1 mm 厚的敷(覆)銅板和一塊電路板，或用圖片代替。)

[學生實驗] 取2 mL 30 % FeCl3于試管中，加入一塊銅片，放在試管架上備用。

(說明:由于實驗時間偏長，在問題產生時就讓學生開始做實驗，可為后面學生的探究做好準備。)

[情景3]鐵是人體必須的微量元素，人體缺鐵會引起貧血癥，你知道怎樣檢驗市場上各種補鐵藥中鐵元素的存在嗎?你知道為什么同時服用維生素C能增強鐵的吸收嗎?

[過渡]要解決這些問題，我們必須學習和了解鐵及其化合物的知識。

[思考1]回憶上節課學的鐵與不同物質反應顯示不同價態的規律?

[思考2]將Fe3+轉化為Fe2+應加入哪類物質呢?

[思考3]將Fe2+轉化為Fe3+應該入哪類物質呢?

(說明:學生運用氧化還原反應理論，從理論上總結出Fe2+和Fe3+相互轉化的條件假設)

[過渡]基于Fe2+和Fe3+相互轉化的條件假設，請依據實驗室提供的藥品，設計實驗方案。

2.2 Fe2+和Fe3+的相互轉化條件的探究

[實驗目的]設計Fe2+、Fe3+相互轉化的實驗方案。

[提供的藥品]0.1 mol·L-1 FeCl3、0.1 mol·L-1 FeCl2溶液;Fe粉、淀粉KI試紙，新制氯水、5 %H2O2溶液;0.1 mol·L-1硫氰化鉀(KSCN)溶液

學生探究實驗教學過程說明:

(1)組織學生進行實驗方案設計討論。(高一的學生實驗做得還不多，應著力在實驗方案設計的規范上)。

(2)匯報實驗設計方案。

(3)組織學生進行實驗操作和現象記錄，實驗前應強調實驗操作規范:如振蕩、液體滴加、玻璃棒蘸取溶液等。

(教師巡視課堂，觀察不同學生實驗的情況，記錄值得課堂生成的問題)

(4)匯報學生實驗設計、現象、結論。(充分關注實驗探究的生長點)

(5)討論分析課堂動態生成點。

[實驗過程教學實錄]

Fe3+→Fe2+的方案

(1)取少量的FeCl3溶液于試管中，加入鐵粉，溶液由黃色變為淺綠色，說明Fe粉可以還原Fe3+

(2)用玻璃棒蘸取FeCl3溶液點在淀粉碘化鉀試紙上，試紙變藍色，說明I-可以還原Fe3+

Fe2+→Fe3+的方案

(1)取少量的FeCl2溶液于試管中，滴加KSCN溶液，溶液呈無色，再加入新制氯水，若溶液呈血紅色，說明Cl2可以氧化Fe2+。

(2)取少量的FeCl2溶液于試管中，滴加KSCN溶液，溶液呈無色，再加入5 % H2O2水，若溶液呈血紅色，說明H2O2可以氧化Fe2+。

(3)取少量的FeCl2溶液于試管中，滴加新制氯水，溶液顏色變黃色，再滴加KSCN溶液，若溶液呈血紅色，說明Cl2可以氧化Fe2+。

[課堂中動態生成性實驗]

(1)取少量FeCl3溶液于試管中，滴加KSCN溶液， 溶液呈血紅色， 再加入鐵粉， 溶液褪為淺綠色。

(2)取少量的FeCl2溶液于試管中，滴加KSCN溶液，溶液呈微紅色，再加入5 % H2O2水，溶液顏色加深，呈血紅色。

(3)取少量的FeCl2溶液于試管中，滴加KSCN溶液，溶液呈無色(或微紅色)， 再加入新制氯水或 5 % H2O2水，溶液呈血紅色，加過量血紅色褪去。

(說明:這里有必要花相當的時間讓學生講述做實驗時發現的現象，要鼓勵實驗設計新穎、實驗認真、觀察到更多實驗現象的學生。這樣不僅可以使學生明白實驗時應仔細觀察、認真思考，還可以讓學生了解試劑應逐滴滴加，邊加邊看，否則很多現象是看不到的，培養學生嚴謹的科學精神。)

[書寫練習]寫出上述過程中發生的化學反應的方程式(或離子方程式)

[思考4]在此基礎上小結快速、靈敏檢驗Fe2+、Fe3+的方法

[思考5]小結Fe2+、Fe3+相互轉化的基本規律。

2.3實際問題解決1——印刷電路板制作原理分析

[問題1]電子工業中常用FeCl3溶液腐蝕敷(覆)銅板來制作印刷電路板，觀察FeCl3和銅反應的實驗現象，猜測其可能發生的反應方程式。

[結論]Fe3+有較強的氧化性，其氧化性大于Cu2+。

[問題2]欲從FeCl3溶液腐蝕印刷電路板后的廢液中回收Cu及制取純凈的FeCl3溶液 ，設計實驗方案。

2.4實際問題解決2——補鐵藥“速力菲”的分析

[信息摘錄] “速力菲”說明書部分內容摘錄:

【規格】片劑，每片0.1 g。

【性狀】該藥品不溶于水，但能溶于胃酸。

【儲藏】在避光、密封、陰涼處保存。

【藥物相互作用】與維生素C同服，可增加本品吸收。

【適應癥】用于缺鐵性貧血癥預防及治療。

[問題1]如何設計實驗方案檢驗該補鐵藥含有鐵元素以及其價態呢?

[學生討論及實驗]設計方案:取樣→研磨→鹽酸酸溶→取樣加入KSCN→觀察現象?→得出結論。

[追問]從實驗可以看出，試樣中含有Fe3+，但是“速力菲”的商品包裝盒上的商品名是“琥珀酸亞鐵”，這說明了什么?

[問題2] 猜測“速力菲”與維生素C同服可增加鐵的吸收的原因?請設計實驗證明。

[學生實驗] 往變紅色溶液中加入研碎的維生素C粉末，觀察現象。

[問題3]“速力菲”為什么要用糖衣薄膜、并需在避光、密封、陰涼處保存?

3教學反思

反思教學的整個思路和流程有以下幾個特點:

(1)合理地整合和處理了教材，教學思路清晰，教學問題的產生、探究性知識的獲得、教學問題的解決過程自然，貼切。

(2)嘗試讓學生進行實驗探究，注重實驗方案設計的規范性，注重實驗探究中生成性問題的解決。注重在動態生成性實驗中引導學生實驗操作和觀察，引起學生的共鳴。

(3)將Fe3+的檢驗和Fe3+腐蝕銅板實驗放在最前面，巧妙地處理預備性知識的儲備和費時長的實驗做不做、怎么做的問題。

(4)學生運用學得的知識解決兩個實際問題的積極性高，知識積累順理成章，探究的成功感表現得淋漓盡致。

特此感謝:杭州市普通教育研究室副主任化學教研員吳思杰老師 杭州第二中學特級教師林肅浩王法高老師

參考文獻:

[1]畢華林.化學新課程理念與實施[M].濟南:山東教育出版社.2004.

[2]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準(實驗)[M].北京:人民教育出版社.2003.

[3]浙江省普通高中新課程實驗化學學科教學指導意見 [M].浙江:浙江教育出版社.2009.