一道化學題引發的實驗探討

近日，我在網上發現有這樣一道練習題，并在周練中加以引用。

試題題目：將1 mol Cl2通入2 L 0.4 mol/L的FeBr2溶液，最終溶液中存在哪些離子？各自的物質的量分別為多少？

試題分析：Cl2具有氧化性，而Fe2+，Br-都具有還原性，那Cl2先氧化誰呢？解題的關鍵是比較Fe2+，Br-的還原性強弱。當同一種氧化劑與多種還原劑反應時，優先氧化還原性強的物質。因為Fe2+的還原性大于Br-的，所以優先氧化Fe2+。

優先發生反應：

Cl2 + Fe2+= 2Cl- + Fe3+

0.8 mol 0.8 mol 1.6 mol 0.8 mol

n（FeBr2）=2L×0.4 mol/L=0.8 mol

其中n（Fe2+）=0.8 mol n（Br-）=0.8×2=1.6 mol

0.8molFe2+的可以反應掉0.8 mol的Cl2

余1-0.8=0.2 mol的Cl2與Br-反應

Cl2 + 2Br-= 2Cl-+Br2

0.2 mol 0.4 mol 0.4 mol

最終溶液中存在的離子：Fe3+0.8 mol

Cl-1.6 mol+0.4 mol=2.0 mol

Br1.6 mol-0.4 mol=1.2 mol

試題延伸：如果把FeBr2溶液換成FeI2溶液呢？延伸后的試題不僅僅需要掌握原有的解題方法和解題規律，還能夠培養學生分析問題的能力，增強了解題的應變能力，并且使整個試題更完整化。

學生提出問題：Fe2+，Br-，I-的還原性順序是怎樣的？怎樣通過實驗驗證？為此我組織了學生在課堂中進行了以下的科學探討。

一、提出問題，并猜想假設

[教師活動]在一支試管中加入少量接近無色的FeBr2稀溶液，再加入少量的氯水，振蕩。讓學生觀察顏色變化，并提出有意義的問題。

[學生活動]學生發現滴入少量氯水的FeBr2溶液很快就變成黃色，于是產生了一系列的疑問，再圍繞本節課的教學目標交流，優化問題，最后集中如下：

（1）溶液中產生的黃色物質是什么？是Fe3+還是Br2？因為二者在水中都呈現黃色。

（2）Fe2+和Br-都具有還原性，誰的還原性更強呢？

（3）怎樣檢驗生成物？

（4）若將FeBr2稀溶液換成FeI2溶液呢？又怎樣檢驗產物？

[教師活動]讓學生展示課前收集的有關資料，鼓勵學生進行有根據的大膽猜想與假設。

[學生活動]作出假設：

（1）假設溶液變黃色是由于Fe2+被氧化成Fe3+，可以用KSCN溶液來驗證。

（2）假設溶液變黃色是由于Br-被氧化成Br2，可以用CCl4溶液來驗證。

（3）假設Fe2+和I-還原性相比，如果Fe2+還原性較強，應該可以用KSCN溶液來驗證；若I-還原性較強，可以用淀粉溶液驗證。

二、設計實驗方案

[教師活動]根據教學目標，引導學生設計方案。

[學生活動]討論，交流，提出以下方案：

（1）實驗目的：①比較Fe2+和Br-的還原性強弱；②比較Fe2+和I-的還原性強弱。

（2）實驗原理：①Cl2+Fe2+=2Cl-+Fe3+

Cl2+2Br-=2Cl-+Br2

Cl2+2I-=2Cl-+I2

②KSCN溶液遇Fe3+變紅色，以此檢驗Fe3+的存在；淀粉溶液遇I2變藍色，以此檢驗I2的存在。

（3）實驗步驟：選擇儀器與藥品，寫出實驗過程，記錄實驗現象，根據操作過程繪制記錄表格等。

三、進行實驗，記錄現象并得出結論

[教師活動]指導學生規范操作實驗，記錄現象，并進行解釋，歸納得出結論。

[學生活動]

（1）比較Fe2+和Br-的還原性強弱：

■

結論：還原性：Fe2+>Br-，Fe2+優先與Cl2進行反應。

（2）比較Fe2+和I-的還原性強弱：

■

結論：還原性：I->Fe2+，I-優先與Cl2進行反應。

由上述兩組實驗可得出：還原性I->Fe3+>Br-。

四、思考、交流與評價

[教師活動]鼓勵學生交流此次實驗探究的收獲和心得，教師點評，課后完善實驗報告，有興趣的同學可寫成研究性學習論文。

[學生活動]討論，板演，交流，查閱資料，公開辯論。

學生在此次實驗探究活動中，實實在在地體驗到了科學探究的方法和過程，提高了自己的實驗操作能力和科學文化素養，不僅牢固地掌握了Fe2+、Br-、I-的還原性強弱關系和I2、Fe3+的檢驗的有關知識，而且增強了學習化學的興趣。此次實驗探究有助于學生主動構建自身發展所需的化學基礎知識和基本技能，有利于學生體驗科學探究的過程和基本方法，增強了學生的實踐能力和創新精神。

（作者單位 江蘇省海安縣南莫中學）