一氧化碳還原氧化鐵教學中幾個問題的探究與反思

文章編號：1005－6629(2007)05－0003－03中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：C

在一氧化碳還原氧化鐵的實驗教學中，由于我采用了開放式教學，學生思維活躍，提出許多質疑，在探究中他們發揮出了前所未有的潛能，取得了許多意想不到的收獲。在此，我將其中幾個問題的探究過程以及教學反思小結如下與大家交流。

1 生成的能被磁鐵吸引的黑色固體不一定是“鐵”

1.1 課堂上的尷尬

課堂上，用磁鐵驗證一氧化碳還原氧化鐵的黑色產物是鐵時，有同學向我提出：能被磁鐵吸引的除鐵外還有可能是四氧化三鐵呀。為了讓學生相信是鐵，我又補做了兩個實驗，將反應生成的黑色固體分別與稀鹽酸、硫酸銅溶液反應，然而實驗結果出乎意料，并沒有觀察到黑色固體表面有大量的氣泡（氫氣）產生和紅色物質（銅）析出。可見，反應生成的黑色產物真的可能不都是“鐵”，意料之外實驗現象讓我非常尷尬。此時學生反應強烈，我只好推托說產生這一現象的原因很復雜，下一節課我們再做進一步的探究。

1.2 實驗探究

我首先組織學生查閱了相關資料：一氧化碳與氧化鐵在加熱的條件下發生如下反應：3Fe₂O₃+CO=2Fe₃O₄＋CO₂， Fe₃O₄＋CO=3FeO+CO₂， FeO+CO=Fe+CO₂， 總反應式為Fe₂O₃＋3CO=2Fe+3CO₂。并利用實踐活動課組織學生對一氧化碳與氧化鐵反應產物進行了多次反復的實驗探究，探究情況小結見下表。（氧化鐵質量為0.5克）

1.3探究結論

以上探究不難看出：通入一氧化碳后，如果加熱時間短，反應不充分，則黑色產物中有大量“四氧化三鐵”；加熱時間長，反應充分，則黑色產物主要為“鐵”。反應產物如在空氣中冷卻會被重新氧化成FeO、Fe₃O₄、Fe₂O₃，溫度高時重新氧化的最終產物為紅色的Fe₂O₃。用“氫氣”代替“一氧化碳”做上述實驗，產生的實驗現象和結論亦相同。

因此，我們做一氧化碳還原氧化鐵實驗時，通入一氧化碳后加熱反應時間要長，反應要充分，反應后的產物要在隔絕空氣的條件下冷卻至室溫。反應不充分或產物隔絕空氣冷卻的時間短，沒有冷卻至室溫，最終得到的黑色固體可能主要為四氧化三鐵。

1.4教學反思——教師應加強學習，勤于探究，提高駕馭課堂實驗教學的能力

在化學實驗課堂教學中出現象我這樣的尷尬局面其實并不少見。首先是由于我們教師對實驗教學缺乏科學探究的精神。受舊的教學理念的影響，我們教師對教材上的化學實驗習慣于就事論事，不善于研究，更談不上去探索、挖掘、創新。認為年年做老一套，甚至把實驗準備工作全部交給實驗員來完成，一旦遇到新問題，就有可能會招架不住。其次，教師自身的實驗探究能力不強。在學生時代由于當時條件等方面因素的限制，很少有機會走進實驗室進行一些實驗探究活動，走上教學工作崗位后，又難得進實驗室，其結果自己的實驗技能差。甚至于對“CO還原Fe₂O₃”這樣的實驗望而卻步，課堂上用黑板畫圖、投影、電腦動畫來代替實驗，把教學實驗變成了紙上談兵。再次，教師缺少實驗探究的時間。受學校師資力量及升學等方面因素的影響，教師的教學任務繁重，每天作業本、練習冊一大堆要批改，很難抽出一定的時間來開展教學實驗的探究活動。

可見，我們教師必須加強學習，轉變觀念，提高自身的科學素養，平時擠出一定的時間走進實驗室開展教學實驗探究活動，努力提高自身科學探究的技能。積極做好實驗課的課前準備工作，對教材上的實驗作深入細致的研究，精心設計實驗教學方案。同時，化學教師之間、兄弟學校化學教研組之間建立橫向聯系，經常溝通，對實驗教學過程中可能出現的問題進行廣泛交流，實現教學資源共享。只有這樣才可能減少或避免課堂上的尷尬局面，駕馭課堂實驗教學。

2 反應停止加熱后，可以不繼續通一氧化碳進行冷卻

2.1學生的一個大膽的設想

一氧化碳還原氧化鐵，反應停止加熱后繼續通一氧化碳直至生成的鐵冷卻到室溫，其目的是防止生成的灼熱的鐵在撤離導管時與空氣中的氧氣接觸而重新被氧化。當我在課堂上作上述分析時，有一位學生舉手提出了這樣的設想：一氧化碳還原氧化鐵充分反應后停止加熱時，我們可以用兩個彈性較好的彈簧夾分別夾住反應玻璃管兩端的橡皮管，阻止玻璃管兩端空氣進入，從而達到隔絕空氣冷卻的目的，這樣也就無需用繼續通一氧化碳方法來冷卻了。

2.2 實驗驗證結果

學生提出的這個設想確實有一定的道理，為此，我組織學生對此開展了一系列的實驗驗證，實驗結果表明學生的這種設想切實可行。用該方法完全可以起到隔絕空氣冷卻，防止生成的鐵重新被氧化的目的。為了進一步減少實驗時一氧化碳的用量，節省實驗時間，他們還用直徑為0.8cm左右，長約20cm玻璃導管代替粗大的玻璃反應管進行實驗。

學生們還用氫氣代替一氧化碳，氧化銅代替氧化鐵進行實驗。當對試管中的氧化銅通入氫氣后加熱至充分反應時，將通氫氣的導管從試管中緩緩取出，立即用橡皮塞塞緊試管口，然后停止加熱讓試管進行自然冷卻，冷卻后反應生成的紅色物質（銅）顏色無明顯變化（生成的紅色銅不再被氧化）。

可見，我們不能脫離具體的實驗情境，把“一氧化碳還原氧化鐵”、“氫氣還原氧化銅”實驗的步驟簡單公式化為“通氣、加熱、停止加熱、繼續通氣”。

2.3 教學反思——實驗教學中，留給學生的時間和空間應多些，讓學生在質疑和探究中發揮潛能，提升能力

為了確保課堂實驗教學的順利進行，防止節外生枝浪費教學時間，我們往往會一味地讓學生的思維按照自己預先設計好的方向去展開，把學生的實驗操作過程公式化、教條化，而且“輕過程、重結論”，留給學生時間和空間很少，忽視了學生能力的培養，扼殺了學生的創新思維和創新能力。因此，在實驗教學中我們應多為學生創造些質疑提問的機會，多留給學生獨立思考、獨立發現和提出問題的空間，并積極創造條件讓學生參與到問題分析和實驗探究當中，當學生處于不斷探索的情景中，他們會積極思考，開拓創新，發揮出前所未有的潛能。

3CO還原Fe₂O₃的條件可以是“加熱”，工業煉鐵的條件是“高溫”

3.1一個被忽視的質疑

課堂上有學生向我發出這樣的疑問：一氧化碳還原氧化鐵是在酒精燈加熱的條件下完成的，而為什么在寫煉鐵原理的化學反應方程式時反應條件要寫成“高溫”？在往年的教學中，也有學生質疑過這個問題，由于這個問題非教學重點，又涉及到“工業煉鐵原理”，用一兩句話很難說清，一直被我所忽視。作為拓寬學生的知識面，激發學生的學習興趣，現在想來有必要向學生說清這個問題。

3.2問題探究的途徑

于是我就布置他們利用課余時間到圖書室、互聯網上查詢：“加熱”、“高溫”、“工業煉鐵原理”等相關的知識，把查詢的相關知識摘錄下來（或打印出來），交給化學課代表，由課代表和班委在評比出最佳答案的基礎上進行歸納小結，并在下一節化學課上對該問題做出解答。

3.3探究結果

學生們的探究熱情出乎我的意料，他們收集了許多相關資料。課堂上課代表做出了如下小結：

“加熱”，作為化學反應條件之一，一般來說，表示的溫度泛指酒精燈火焰的溫度，約在400~500℃。超過500℃以上的溫度，在實驗室需要用酒精噴燈或煤氣燈來實現。酒精噴燈或調節正常的煤氣燈溫度可達700~1000℃。這就是通常所說的“高溫”。一氧化碳與氧化鐵反應用酒精燈加熱至300℃以上就有Fe₃O₄生成，400℃以上就有鐵生成，可見該反應在“加熱”的條件下就能完成。然而，工業煉鐵是以鐵礦石為原料，鐵礦石中的雜質脈石的主要成分是SiO₂和Al₂O₃，它們熔點高（SiO₂熔點為1713℃，Al₂O₃熔點為2025℃，二者的共熔溫度為1545℃），在高爐條件下難以熔化，在高爐內加入主要成分為CaO（石灰）的熔劑降低其熔點后，爐渣一般也要在溫度約1000℃以上開始形成。考慮到高爐煉鐵反應速度、造渣過程等原因，整個煉鐵過程是在“高溫”下進行的。因此，煉鐵原理的化學反應方程式反應條件應寫“高溫”，而不寫“加熱”。課代表的小結既簡練又完整。贏得了大家的掌聲。

3.4教學反思——讓學生學會利用現代信息工具拓寬知識面，提升其探究問題的能力

課堂教學中或平時學生課外的質疑中的有些問題，可以讓學生通過其他渠道獲取信息來得到解決。學生自身努力獲取的知識印象深刻，易掌握，在探究問題的過程中學生的能力也能得到培養和提高。例如：網絡信息，它已成為當今世界的重要信息來源，我們在教會學生利用網絡信息認識世界的過程中，還應讓學生學會如何用它去探究學習中遇到的一些問題。如布置學生到互聯網上查詢有關信息解決學習上的問題時，要考慮互聯網所提供的信息量多而雜，因此要求學生查詢的內容要具體、明確，防止學生走馬觀花看花了眼，無從下手，浪費時間和精力。教師還可向學生提供自己的手機號碼（電話號碼）、電子信箱、網頁網址等，使他們在獲取信息解決問題的過程中及時地得到教師的支持和幫助。

參考文獻：

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