“Fe2+與Fe3+的性質與應用探究”教學實踐

　　摘要：在“Fe2+與Fe3+的性質與應用探究”的教學中圍繞氧化還原基本核心概念，讓學生通過“讀讀、做做、議議、探探、練練”主動參與教學全過程，把學生的“做中學”和“思中學”有機地結合在一起，在具體教學過程中提高思維品質。
　　關鍵詞：化學學科育人價值；Fe2+和Fe3+；教學實踐
　　文章編號：1005–6629(2012)7–0037–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B
　　化學學科的育人價值首先要使學生形成化學的核心概念和觀念，而不僅僅是具體的知識。
　　筆者設計“Fe2+與Fe3+的性質與應用探究”的教學。圍繞氧化還原基本核心概念，把這節課的主要內容分為三個部分：Fe2+與Fe3+的性質對比；Fe2+與Fe3+的相互轉化；性質應用探究。圍繞讓學生通過“讀讀、做做、議議、探探、練練”主動參與教學全過程的教學思想，設計了一系列學生活動，把學生的“做中學”和“思中學”有機地結合在一起。
　　1 主要教學環節
　　1.1 激發學生興趣的“讀讀、做做”
　　學生通過“讀讀”，回憶和形成了Fe2+與Fe3+的性質對比的初步印象，接著用實驗來驗證書本知識，在驗證過程中發現下列與預想不一致的有趣現象：
　　（1）向氯化鐵溶液中滴加氫氧化鈉溶液，開始滴下的瞬間產生沉淀，但振蕩后隨即消失？
　　（2）硫酸亞鐵溶液中滴加氫氧化鈉溶液時產生沉淀的顏色：白色不明顯，較長時間維持墨綠色，并未快速變為紅褐色？
　　（3）硫酸亞鐵溶液中滴加硫氰化鉀溶液出現淡紅色？（特意提供了有些變質的亞鐵鹽溶液）
　　1.2 突出探究過程的“議議、探探、做做”
　　這部分教學設計的意圖是使學生根據實驗過程中出現的問題，產生疑問、通過“議議”激發思考，進行探究、設計，并完成后續實驗。在“議議、探探、做做”的過程中，最終獲得清晰的認識和科學探究的能力。
　　（1）向氯化鐵溶液中滴加氫氧化鈉溶液，開始滴下的瞬間產生沉淀，但振蕩后隨即消失？——為了抑制Fe3+的水解，配制鐵鹽溶液時滴加了酸。為了驗證這一點，學生想到繼續滴加氫氧化鈉溶液，最終確實得到了
　　大量的紅褐色沉淀。
　　（2）硫酸亞鐵溶液中滴加氫氧化鈉溶液時產生沉淀的顏色：白色不明顯，維持較長時間的墨綠色，并未快速變為紅褐色？——氫氧化亞鐵極易被氧化，而轉變為氫氧化鐵的過程極其復雜。（教師啟發：如何加速這一變色過程？）
　　學生運用氧化還原的概念從氧化劑著手來加速這一變色過程：有的學生從試劑盒中發現氧化劑，通過滴加雙氧水或氯水實現了向紅褐色的快速轉變；有的學生觀察到試管壁上已經出現紅褐色，他受此啟發用毛筆把懸濁液涂在濾紙上，并在空氣中扇動，加速空氣的流動性，也取得很好的加速氧化的效果。
　　（3）硫酸亞鐵溶液中滴加硫氰化鉀溶液出現淡紅色？——在明確Fe2+遇SCN-無明顯現象的基礎上，不難得出Fe2+已經被氧化，但是顏色較淺說明Fe2+只是部分被氧化，于是很自然地推測，如果被氧化的Fe2+很多，必然血紅色會很明顯。
　　照此思路，學生開始在淺紅色的體系中滴加雙氧水，立刻呈現很深的血紅色。上述推測都得到了證實。在這一實驗過程中有些同學或有意或無意會持續滴加雙氧水，結果發現后來顏色會突然變淡的意外現象。
　　在“議議、探探、做做”中學生感受到了所學知識間的緊密聯系，在發現問題、解決問題的過程中，學生充分調用已學知識：鹽類的水解；氧化還原概念；化學反應速率的影響因素等，體會到了用所學理論來解決實際問題的成就感。這一環節中滲透著培養學生良好的實驗習慣的理念——仔細觀察實驗中的明顯現象、細微現象和變化中的現象，還可以培養學生的分析、綜合、歸納和比較等科學思維素養。這一部分已經涉及到Fe2+容易被氧化為Fe3+，于是自然過渡到第二部分Fe2+與Fe3+的相互轉化。
　　1.3 面對“實驗意外”的“做做、議議、做做”
　　課上及時捕捉到少數同學持續滴加雙氧水，顏色會突然變淡的意外現象。并且引導學生對實驗中的“意外”展開討論，進一步培養學生用證據支持假設的化學思維，激發和引導學生進行科學探究的積極性。以“做做、議議、做做”的方式促進協作和歸納交流，在討論中提高學生的思維能力。
　　未觀察到這一現象的學生馬上也會滴加過量雙氧水，結果同樣看到顏色變淡的現象（做做）。在此基礎上同學們展開了熱烈的討論（議議），課堂中出現以下三種解釋：是過量雙氧水的稀釋所致；因為溶液中沒有了SCN-；因為溶液中沒有了Fe3+。
　　這時再適時地強調一下性質：Fe3+遇SCN-產生血紅色溶液非常靈敏，經常利用此性質進行離子的檢驗。接著啟發學生設計實驗對上述假設一一進行檢驗。同學們通過討論確定了檢驗假設的較為嚴密而簡單的方法（再做做）。
　　雙氧水的稀釋？——將已變為血紅色的溶液分為兩等份，用雙氧水和水做對比實驗。學生提出的這種方法滲透了對比實驗的思想，體現了嚴密的思路，在實驗操作中對試劑用量的控制較嚴格，進一步鍛煉了動手操作能力。
　　溶液中沒有了SCN-，還是沒有了Fe3+？——將顏色變淺的溶液分為兩份，
　　一份中滴加硫氰化鉀溶液，另一份中滴加氯化鐵溶液，觀察現象。
　　通過實驗結果的對比，學生發現顏色變淺的原因是過量的雙氧水氧化了SCN-，從而體會到試劑用量等操作細節的重要影響，養成細致、嚴謹的實驗習慣。在“做做、議議、做做”中提高了思維品質，感受到成功解決問題的喜悅。
　　上述實驗過程中，個別同學注意到產生大量氣泡的現象，此時可提醒大家觀察一下，但不再展開，為課后探究埋下伏筆。
　　1.4 緊扣氧化―還原的核心概念的“議議、做做”
　　在實現了Fe2+向Fe3+轉變的基礎上，讓學生根據氧化-還原的核心概念進行總結，哪些氧化劑可以使Fe2+轉變為Fe3+。接著引導學生選擇不同的還原劑實現Fe3+向Fe2+的轉變。引導學生去嘗試鐵粉、銅絲、維生素C、碘化鉀等不同的還原劑，并且思考如何證明已經有Fe3+被還原為Fe2+。
　　學生以小組討論的形式在實驗前先預測現象，設計恰當的方法證明已經發生了反應，這也體現了Fe2+與Fe3+性質的應用。接著進行操作，就觀察到的現象進行小組討論，加強協作和交流。最后展開組間討論，在討論中獲得對理論與實驗的更為清晰的認識。
　　鐵粉——在氯化鐵溶液中加入過量鐵粉后，顏色變淡，再加入硫氰化鉀（經對比，學生發現此檢驗方法優于加入氫氧化鈉），無血紅色出現，證明Fe3+已完全被還原。
　　銅絲——在氯化鐵溶液中加入銅絲后，觀察顏色變化（優于加入硫氰化鉀或氫氧化鈉），出現綠色溶液，證明已有Fe3+被還原。
　　維生素C——在氯化鐵溶液中加入過量維生素C后，再加入硫氰化鉀（優于加入氫氧化鈉），無血紅色出現，證明Fe3+已全部被還原。
　　碘化鉀——在氯化鐵溶液中加入碘化鉀溶液后，再加入淀粉（優于加入硫氰化鉀、氫氧化鈉），出現藍色，證明已有Fe3+被還原。
　　在歸納第二部分Fe2+與Fe3+的相互轉化時，突顯氧化還原概念的指導作用，這樣學生從本質上有了更深層次的領會，能達到舉一反三的水平。
　　1.5 聯系生活實際、貫穿全課的“探探”
　　本課開始時精選了與生活相關的問題引入，最后進行應用探究時又呼應了這些問題，使其成為一個旨在激發學生的探究興趣和求知熱情、培養學生能力、貫穿課程始終的真問題，從而將學習熱情和探究活動延伸到課外。
　　（1）如何快速除去衣服上的鐵銹？——學生會根據本課所學知識想到很多方法，接著引導他們對比方法的優劣，最后留一項動手作業——去除抹布上的鐵銹。
　　（2）為何補鐵劑與維生素C一起服用效果更好？——結合補鐵劑的主要成分，學生自然地聯系到了亞鐵離子容易被氧化的性質，發現維生素C對Fe2+的保駕護航的作用。
　　（3）亞鐵鹽溶液如何保存？——運用鹽類水解以及氧化還原的知識提出方案。
　　課外作業中設計以下兩個探究問題，并且在討論成熟的基礎上，利用課余時間，以興趣小組的方式走進實驗室。
　　（1）如何制備氫氧化亞鐵？
　　（2）過氧化氫溶液與硫酸亞鐵溶液混合后產生的氣泡可能是過量的過氧化氫把硫氰根離子氧化生成的氮氣；還有可能是三價鐵離子的催化作用使過氧化氫分解產生的氧氣。你持什么觀點？如果要設計實驗來探究原因，你會怎樣設計實驗方案？
　　1.6 圍繞核心概念設計“練練”的課堂討論和課后作業
　　（1）以下方程式中的反應物是酸和堿，混和后僅僅發生中和反應嗎？結合本節課所學知識完成下列反應式：
　　Fe(OH)2+HCl→ Fe(OH)3+HCl→
　　Fe(OH)2+HNO3→ Fe(OH)3+HNO3→
　　Fe(OH)2+HI→ Fe(OH)3+HI→
　　（2）已知二氧化硫的還原性大于碘離子，試問二氧化硫、硫化氫能否還原Fe3+？
　　（3）比銅活潑的金屬是不是都能還原Fe3+？如果將鎂條放入FeCl3溶液中，會產生什么現象？可能有哪些反應發生？對這些預測如何進行實驗探究與驗證？
　　由于學生在以前的學習中已經掌握了氧化-還原的核心概念，所以學生很快地完成討論，并在課后能獨立完成課內涉及的有關鐵元素的氧化-還原方程式的配平，大大節約了課堂教學的時間，并使學生進一步增強了對氧化-還原概念的理解和應用能力。
　　2 課后反思
　　這節課內容多，需要留給學生大量的思考、討論、交流和動手實驗時間，反思整個教學過程，我有如下感想：
　　（1）“讀讀、做做、議議、探探、練練”體現了以學定教的基本思想，“讀、做、議、探、練”中的每一點都指向學生的活動，這5個方面沒有固定的順序，可以根據課程需要靈活地組合。圍繞這一指導思想設計的課程內容會變得豐富和生動，學生的學習會變得有趣和回味無窮。
　　（2）盡量讓學生接觸新知識時“刻骨銘心”
　　從學生的角度出發，讓新知識出現時給學生的第一印象深刻、強烈，如此新知識、新概念才能被很好的理解和接受。
　　親身動手體驗確實可以起到事半功倍的效果。對一些問題的解釋教師大費口舌，學生覺得十分抽象，掌握起來較困難且不牢固。如果學生能夠親自動手“做做、議議”，在體驗中領會必定會取得很好的效果。在本課中學生通過實驗和對實驗意外現象的分析，對二價鐵易被氧化成三價鐵和如何防止水解的認識會非常直觀和深刻。
　　（3）做到理論及時聯系實際
　　在本課中涉及到的應用有：補鐵劑、除鐵銹、試劑保存等。這些問題在課前提出，引入課題，并且在課程接近結束時，利用本課所學核心內容進行探究和解決問題，使這些問題成為貫穿全課的真問題。我在上完這堂課后偶然看到一段節目，內容是探究彩色丘陵形成的奧秘，結果竟然與鐵離子的變價有關。于是我摘錄一段與學生共享，師生共同覺得化學真的是包羅萬象，魅力無窮。
　　（4）凸現的問題與矛盾：這堂課學生活動很多，高明且有效地組織尤其重要，在具體實驗過程中會出現許多實驗細節和意外現象。在“議議、做做”環節中學生出現多種狀況，會提出許多意料之外的問題。課程實施過程中出現實驗方面的“收”與“放”的權衡；各教學環節的“快”與“慢”的節奏把握；知識內容的“主”與“次”的掌控。具體調控策略以及對課堂效果的影響，這方面值得進一步商榷和實踐探究。
　　參考文獻：
　　[1]毛東海.試論化學課堂“有效教學”的“環節”與“方法”[J].化學教學，2012，（1）：7~10.
　　[2]張海洋.化學，我們應該教給學生什么[J].化學教學，2012，（1）：23~26.