“Fe²⁺和Fe³⁺的性質與轉化”教學設計及反思

摘要：蘇教版高一化學1（必修）中Fe2+和Fe3+的性質與轉化是元素化合物中的重要內容，同時這一內容在整個高中化學中起承前啟后的作用，學生掌握的好，有利于對氧化還原反應的理解及有助于今后化學反應原理的學習。文章就如何通過實驗手段優化這一知識點的教學作了一些探究。

關鍵詞：Fe2+和Fe3+；性質與轉化；實驗；現象

文章編號：1008-0546（2012）12-0058-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2012.12.028

蘇教版高中化學1（必修）專題3“從礦物到基礎材料”是以從礦物資源獲得的重要無機基礎材料為主線，重點介紹基礎無機材料中所包含的鋁、鐵、銅、硅等常見元素的單質的冶煉原理，單質及其化合物的性質和用途。其中第二單元《鐵、銅的獲取及應用》是在學生已經學習了鈉、鎂、鋁三種活潑金屬后，已具備了研究金屬元素的學習經驗，對較活潑金屬的進一步學習。此內容是本章節的一個難點，也是與高考密切相關的重點內容，但高一學生所學知識有限，如一加深，學生接受不了，同時時間也不允許，在實際教學中很難兼顧。我們作了深入研究和教學設計。根據學生已有的基礎，確定了本單元教學重點為高爐煉鐵及金屬冶煉原理、Fe2+和Fe3+之間的相互轉化規律，并通過Fe2+和Fe3+之間的相互轉化規律的探究，進一步認識氧化還原反應的本質。在Fe2+和Fe3+之間的相互轉化規律的教學中，我們希望把實驗的主動權交給學生，“如何引導學生從實驗中發現新問題，設計新實驗，解決新問題，并將探索引向深入？”是我們備課時重點考慮的問題。針對這一問題，我們在教學設計時作了一些嘗試，在教學實踐過程中取得了較滿意的效果。本節課設計和教學過程如下。

課題：Fe2+和Fe3+的性質與轉化

兩名同學為一組，給每組同學桌面上提供的試劑：研磨硫酸亞鐵片糖衣片粉末、NaOH溶液、稀酸性KMnO4溶液、H2O2溶液、溴水、碘水、KSCN溶液。

一、教學過程

1.導入新課

投影三段資料：

教師：圍繞課題，從上述三段資料中你可以獲取哪些信息，又有哪些疑惑？

學生答：信息：（1）人體血紅蛋白所需為亞鐵離子；

（2）硫酸亞鐵固體顏色為淡藍綠色；

（3）鐵的化合物易發生氧化還原反應。

再在教師的引導下閱讀資料3，提出疑惑：

過渡：要想解決這些疑惑，我們必須對不同價態鐵元素的性質進行學習研究。

教師：下面我們就從常見補血藥硫酸亞鐵著手，請同學們先利用已有知識分析“FeSO4可以發生哪些類型的化學反應？”

學生答：（1）可以發生復分解反應（與NaOH溶液）；

（2）可以發生氧化還原反應，可被還原到零價，也可被氧化到+3價。

板書：1.Fe2+性質預測

■

2.實驗探究

要求學生按照下列說明進行實驗：

實驗結果分析：

【問題1】Fe（OH）2沉淀是白色的，有誰得到了白色沉淀？若不是白色沉淀，你得到的沉淀是什么顏色？

投影：氫氧化亞鐵白色沉淀圖片，將所得沉淀與圖片進行比較。

學生回答并展示實驗結果：沒有得到白色沉淀，得到的是灰綠色沉淀。

視頻：氫氧化亞鐵的制備。

教師：+2價鐵的化合物極易被氧化，空氣中的氧氣就可將其氧化到+3價，所以硫酸亞鐵片外面要包裹一層糖衣，不僅為了改善口感，還起到隔絕空氣，保護硫酸亞鐵的作用。我們的第一個疑惑就順利的解決了。

設計意圖：按照實驗1的操作學生肯定得不到白色沉淀，教師有意設計這一實驗，就是為了引出學生的疑惑，生成問題，推進課堂。

【問題2】你選擇的氧化劑是什么？產生了怎樣的現象？

學生1回答并展示實驗結果：選擇的氧化劑是酸性高錳酸鉀，現象是高錳酸鉀褪色，得到的溶液顯黃色。

學生2回答并展示實驗結果：選擇的氧化劑是雙氧水，溶液顏色加深。

學生3回答并展示實驗結果：選擇的氧化劑是溴水，也是溶液顏色加深。

學生4回答并展示實驗結果：選擇的氧化劑是少量的碘水，溶液顏色變黃。

【問題3】有沒有人覺得第四位同學的結果存在可爭議之處？

學生答：碘水本身就是黃色的，加入碘水變黃不一定是Fe2+被氧化了，也可能是碘水的顏色。

【問題4】如何進一步檢驗反應生成的Fe3+呢？

學生答：可以用KSCN溶液。

實驗結果分析：

學生回答并展示實驗結果：我們組加的氧化劑是酸性高錳酸鉀溶液和溴水，加入KSCN溶液后，兩支試管中的溶液都變成了血紅色。

教師：在含有Fe3+的溶液中加入KSCN溶液，溶液變成血紅色。這是Fe3+的特有檢驗方法，操作簡單，現象明顯，即使溶液中Fe3+濃度很低也能檢驗出來。血紅色物質是硫氰化鐵，是一種易溶于水的弱電解質。

投影：Fe3++3SCN-=Fe（SCN）3

設計意圖：由課堂中的生成性問題自然引出Fe3+的檢驗方法這個知識點，在學生預習的基礎上順利完成該知識點的學習。

【問題5】剛才加少量碘水的一組，你們繼續加入硫氰化鉀溶液后有什么現象？

學生回答并展示實驗結果：沒有變化。我們又加了點淀粉溶液，變藍了，引導學生討論分析以下問題：

①I2是否氧化了Fe2+？②Fe與I2反應能否生成FeI3？

教師：首先老師要表揚你們的探究精神，能夠靈活地運用已有知識幫助自己進一步確定實驗結果。結合大家的實驗結論，在老師提供的集中常見氧化劑中，哪些能氧化Fe2+，哪些不能氧化Fe2+？

學生齊答：酸性高錳酸鉀溶液、雙氧水、溴水能氧化Fe2+，碘水不能。

板書：2.實驗結論

氧化性：Br2>Fe3+>I2

學生練習：請寫出溴水與硫酸亞鐵溶液反應的離子方程式。

投影：Br2+2Fe2+=2Br-+2Fe3+，學生檢查是否正確。

設計意圖：由學生的實驗結論自然地將Fe3+納入原有的氧化性Cl2>Br2>I2序列，進一步加深對氧化還原反應規律的認識，適當提高學生對知識點的理解深度，為今后的學習打好基礎。

再提出下列問題，運用規律解決問題。

【問題6】氯氣能否氧化Fe2+的溶液？如能寫出該反應的離子方程式。

學生齊答：能。

【問題7】在溶液中Fe3+能否氧化I-？如能寫出該反應的離子方程式。

學生齊答：能。

投影：Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl-，2Fe3+2I-=2Fe2++I2，學生檢查是否正確。

實驗結果分析：

學生回答并展示實驗結果：在FeCl3溶液中加入少量KI溶液后，溶液顏色明顯變黃，進一步滴加淀粉溶液，溶液變成深藍色，說明有I2生成。

學生練習：請寫出FeCl3溶液與KI溶液反應的離子方程式。

投影：2Fe3+2I-=2Fe2++I2，學生檢查是否正確。

板書：

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【問題8】你還知道哪些物質能夠將Fe3+還原為Fe2+？

學生答：鐵、銅。

過渡：下面讓我們輕松一下，比一比誰畫的笑臉最可愛。

教師：在等待結果前，我們先假設FeCl3溶液與銅能反應，請同學們利用氧化還原反應化合價變化的規律來推測一下可能的產物和隨之帶來的現象。

學生答：銅元素處于最低價，只能失電子生成Cu2+，有失必有得，鐵元素就應該得電子生成Fe2+，用水沖洗后的溶液會顯藍色。

教師：請學生完成后半實驗，并展示你們的實驗結果。

學生展示。

設計意圖：此環節的設計將課堂氣氛推向高潮，活躍了課堂，使學生更有參與感，讓化學更貼近生活。

【問題9】Fe3+氧化Fe還需要用實驗來證明嗎？

學生答：不需要，因為根據金屬活動順序表可以知道，鐵的還原性比銅更強，所以鐵也能還原Fe3+。

學生練習：請分別寫出鐵、銅與FeCl3溶液反應的離子方程式。

投影：Fe+2Fe3+=3Fe2+，Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+，學生檢查是否正確。

教師：這兩個反應在我們的實驗室和工業生產中都有重要應用，請大家把書翻到76頁，看第一段和第三段內容。

設計意圖：回歸書本，緊扣書本該單元課題中的“應用”二字。

課堂小結：投影。

過渡：通過本節課對Fe2+、Fe3+性質的學習，課前資料中產生的第二個疑惑“為什么與Vc同服有利于吸收”能否解決呢？

實驗結果分析：

學生展示并分析：紅色褪去，說明Vc具有還原性，可將鐵元素從正三價還原至正二價，有利于人體補血時對亞鐵離子的需求。

設計意圖：回歸課題引入時提出的兩個問題，使情境的運用不只是停留在課題引入階段，而是有始有終，使提出問題、解決問題的教學過程更加完整。

3.課堂鞏固練習（略）

二、教后反思

1.優化教學內容，直擊重點知識，打造有效課堂

蘇教版《化學1（必修）》中該部分知識以“鐵、銅及其化合物的應用”作為標題，先復習鐵單質的有關反應，再給出鐵離子的檢驗方法，然后通過實驗探究進行Fe2+與Fe3+性質的學習，最后是應用。筆者將標題改為“Fe2+和Fe3+的性質與轉化”，直接從標題中可以知道本節內容的重點；教學過程以生活情境引出課題，再以實驗探究推進課堂，在提出問題、解決問題、產生新問題、解決新問題的循環推進下完成重點內容的學習，最后再回歸情境結束課題。每個知識點過渡自然流暢，沒有突然的跳躍；從生活中開始，又回歸生活，體現化學影響生活的理念。

2.突出了化學實驗、基本理論對學習元素化合物的支撐作用

整節課都是在化學實驗的推動下一步一步的前進，在實驗中驗證、提煉規律，又用規律來指導下一步的實驗探究，通過Fe2+和Fe3+之間的相互轉化規律的探究，進一步認識氧化還原反應的本質，將化學實驗、基本理論、元素化合物三者有機地融合在一起。

3.活中有實，素質教育下一樣培養學生的應試能力

在教學中采用分組實驗，活躍了課堂，鍛煉了學生的動手能力，也體現了化學實驗對化學教學的促進作用，符合新課程下素質教育的要求。但是在具體操作中，由于學生實驗時間較難控制，生成性問題較多，多采用開放式教學，著眼基本理論或知識框架的構建，而忽略了基本技能的訓練，例如方程式的訓練，知識的運用等。筆者教學中在學生理解反應原理、認識反應事實的前提下，再進行化學方程式或離子方程式的訓練，既有利于進一步加深元素化合物的學習，同時也鍛煉了學生的應試能力。本節課最終要將知識落實到應用，尤其是應用于解題，筆者在課堂小結之后安排了四條小題目的訓練，進一步鞏固了課堂知識，這四條小題既體現了本節課的核心知識，又是該內容的常見題型。改變了以前這類課上下來給人一種花架子、華而不實的感覺，學生在實驗、理論、實踐方面都得到鍛煉。

4.一些感悟和不足

該教學設計在具體的教學實施中還是遇到了一些問題，例如：原來設計學生需自己剝除硫酸亞鐵片外的糖衣，在第一個班上時，僅這一環節有些組就用時超過5分鐘，感嘆現在學生真的很需要在生活中加強動手能力的培養，后來就改成提供學生已除去糖衣的硫酸亞鐵片。教學中學生不一定都能按照教師預設的發展方向進行，如何引導學生呢？例如：開始每組都提供了四種常見氧化劑，第一個班上下來就發現學生的選擇很集中，選一種時基本都選雙氧水，使得課堂推進中斷，后來改成選兩種氧化劑，還是不能解決問題，因為學生對碘水相對陌生，都不選，最后將兩組的雙氧水和酸性高錳酸鉀拿掉，只提供溴水和碘水，這樣才解決了四種氧化劑都有人選的問題。學生分組實驗中總會產生一些意料之外的問題，例如：滴加雙氧水時如果加過量了會產生氣泡等，這種情況怎么解決，是忽略還是當堂解惑，筆者一開始是選擇了忽略，因為時間確實不允許，也覺得沒必要拓展，課后反思覺得不妥，簡單的一句話“這個問題的提出很好，感興趣的同學課后可以查閱資料看看究竟發生了什么變化”，這既不影響課堂時間，也不會偏離課堂主題，同時還能激發學生的學習興趣。

參考文獻

[1] 王祖浩.高中化學教學參考書（化學1）[M].南京：江蘇教育出版社，2007