“Fe2+和Fe3+性质和应用探究”教学实践

摘要：在“Fe2+与Fe3+的性质与应用探究”的教学中围绕氧化还原基本核心概念，让学生通过“读读、做做、议议、探探、练练”主动参与教学全过程，把学生的“做中学”和“思中学”有机地结合在一起，在具体教学过程中提高思维品质。
关键词：化学学科育人价值；Fe2+和Fe3+；教学实践
文章编号：1005–6629(2012)7–0037–03：B
化学学科的育人价值首先要使学生形成化学的核心概念和观念，而不仅仅是具体的知识。
笔者设计“Fe2+与Fe3+的性质与应用探究”的教学。围绕氧化还原基本核心概念，把这节课的主要内容分为三个部分：Fe2+与Fe3+的性质对比；Fe2+与Fe3+的相互转化；性质应用探究。围绕让学生通过“读读、做做、议议、探探、练练”主动参与教学全过程的教学思想，设计了一系列学生活动，把学生的“做中学”和“思中学”有机地结合在一起。

1 主要教学环节

1.1 激发学生兴趣的“读读、做做”

学生通过“读读”，回忆和形成了Fe2+与Fe3+的性质对比的初步印象，接着用实验来验证书本知识，在验证过程中发现下列与预想不一致的有趣现象：
（1）向氯化铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，开始滴下的瞬间产生沉淀，但振荡后随即消失？
（2）硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液时产生沉淀的颜色：白色不明显，较长时间维持墨绿色，并未快速变为红褐色？
（3）硫酸亚铁溶液中滴加硫溶液出现淡红色？（特意提供了有些变质的亚铁盐溶液）

1.2 突出探究过程的“议议、探探、做做”

这部分教学设计的意图是使学生根据实验过程中出现的问题，产生疑问、通过“议议”激发思考，进行探究、设计，并完成后续实验。在“议议、探探、做做”的过程中，最终获得清晰的认识和科学探究的能力。
（1）向氯化铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，开始滴下的瞬间产生沉淀，但振荡后随即消失？——为了抑制Fe3+的水解，配制铁盐溶液时滴加了酸。为了验证这一点，学生想到继续滴加氢氧化钠溶液，最终确实得到了
大量的红褐色沉淀。
（2）硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液时产生沉淀的颜色：白色不明显，维持较长时间的墨绿色，并未快速变为红褐色？——氢氧化亚铁极易被氧化，而转变为氢氧化铁的过程极其复

源于：党校毕业论文www.udooo.com

杂。（教师启发：如何加速这一变色过程？）
学生运用氧化还原的概念从氧化剂着手来加速这一变色过程：有的学生从试剂盒中发现氧化剂，通过滴加双氧水或氯水实现了向红褐色的快速转变；有的学生观察到试管壁上已经出现红褐色，他受此启发用毛笔把悬浊液涂在滤纸上，并在空气中扇动，加速空气的流动性，也取得很好的加速氧化的效果。
（3）硫酸亚铁溶液中滴加硫溶液出现淡红色？——在明确Fe2+遇SCN-无明显现象的基础上，不难得出Fe2+已经被氧化，但是颜色较浅说明Fe2+只是部分被氧化，于是很自然地推测，如果被氧化的Fe2+很多，必然血红色会很明显。
照此思路，学生开始在浅红色的体系中滴加双氧水，立刻呈现很深的血红色。上述推测都得到了证实。在这一实验过程中有些同学或有意或无意会持续滴加双氧水，结果发现后来颜色会突然变淡的意外现象。
在“议议、探探、做做”中学生感受到了所学知识间的紧密联系，在发现问题、解决问题的过程中，学生充分调用已学知识：盐类的水解；氧化还原概念；化学反应速率的影响因素等，体会到了用所学理论来解决实际问题的成就感。这一环节中渗透着培养学生良好的实验习惯的理念——仔细观察实验中的明显现象、细微现象和变化中的现象，还可以培养学生的分析、综合、归纳和比较等科学思维素养。这一部分已经涉及到Fe2+容易被氧化为Fe3+，于是自然过渡到第二部分Fe2+与Fe3+的相互转化。

1.3 面对“实验意外”的“做做、议议、做做”

课上及时捕捉到少数同学持续滴加双氧水，颜色会突然变淡的意外现象。并且引导学生对实验中的“意外”展开讨论，进一步培养学生用证据支持检测设的化学思维，激发和引导学生进行科学探究的积极性。以“做做、议议、做做”的方式促进协作和归纳交流，在讨论中提高学生的思维能力。
未观察到这一现象的学生马上也会滴加过量双氧水，结果同样看到颜色变淡的现象（做做）。在此基础上同学们展开了热烈的讨论（议议），课堂中出现以下三种解释：是过量双氧水的稀释所致；因为溶液中没有了SCN-；因为溶液中没有了Fe3+。
这时再适时地强调一下性质：Fe3+遇SCN-产生血红色溶液非常灵敏，经常利用此性质进行离子的检验。接着启发学生设计实验对上述检测设一一进行检验。同学们通过讨论确定了检验检测设的较为严密而简单的方法（再做做）。
双氧水的稀释？——将已变为血红色的溶液分为两等份，用双氧水和水做对比实验。学生提出的这种方法渗透了对比实验的思想，体现了严密的思路，在实验操作中对试剂用量的控制较严格，进一步锻炼了动手操作能力。
溶液中没有了SCN-，还是没有了Fe3+？——将颜色变浅的溶液分为两份，
一份中滴加硫溶液，另一份中滴加氯化铁溶液，观察现象。
通过实验结果的对比，学生发现颜色变浅的原因是过量的双氧水氧化了SCN-，从而体会到试剂用量等操作细节的重要影响，养成细致、严谨的实验习惯。在“做做、议议、做做”中提高了思维品质，感受到成功解决问题的喜悦。
上述实验过程中，个别同学注意到产生大量气泡的现象，此时可提醒大家观察一下，但不再展开，为课后探究埋下伏笔。

1.4 紧扣氧化―还原的核心概念的“议议、做做”

在实现了Fe2+向Fe3+转变的基础上，让学生根据氧化-还原的核心概念进行总结，哪些氧化剂可以使Fe2+转变为Fe3+。接着引导学生选择不同的还原剂实现Fe3+向Fe2+的转变。引导学生去尝试铁粉、铜丝、维生素C、碘化钾等不同的还原剂，并且思考如何证明已经有Fe3+被还原为Fe2+。
学生以小组讨论的形式在实验前先预测现象，设计恰当的方法证明已经发生了反应，这也体现了Fe2+与Fe3+性质的应用。接着进行操作，就观察到的现象进行小组讨论，加强协作和交流。最后展开组间讨论，在讨论中获得对理论与实验的更为清晰的认识。
铁粉——在氯化铁溶液中加入过量铁粉后，颜色变淡，再加入硫（经对比，学生发现此检验方法优于加入氢氧化钠），无血红色出现，证明Fe3+已完全被还原。
铜丝——在氯化铁溶液中加入铜丝后，观察颜色变化（优于加入硫或氢氧化钠），出现绿色溶液，证明已有Fe3+被还原。
维生素C——在氯化铁溶液中加入过量维生素C后，再加入硫（优于加入氢氧化钠），无血红色出现，证明Fe3+已全部被还原。
碘化钾——在氯化铁溶液中加入碘化钾溶液后，再加入淀粉（优于加入硫、氢氧化钠），出现蓝色，证明已有Fe3+被还原。
在归纳第二部分Fe2+与Fe3+的相互转化时，突显氧化还原概念的指导作用，这样学生从本质上有了更深层次的领会，能达到举一反三的水平。

1.5 联系生活实际、贯穿全课的“探探”

本课开始时精选了与生活相关的问题引入，最后进行应用探究时又呼应了这些问题，使其成为一个旨在激发学生的探究兴趣和求知热情、培养学生能力、贯穿课程始终的真问题，从而将学习热情和探究活动延伸到课外。
（1）如何快速除去衣服上的铁锈？——学生会根据本课所学知识想到很多方法，接着引导他们对比方法的优劣，最后留一项动手作业——去除抹布上的铁锈。
（2）为何补铁剂与维生素C一起服用效果更好？——结合补铁剂的主要成分，学生自然地联系到了亚铁离子容易被氧化的性质，发现维生素C对Fe2+的保驾护航的作用。
（3）亚铁盐溶液如何保存？——运用盐类水解以及氧化还原的知识提出方案。
课外作业中设计以下两个探究问题，并且在讨论成熟的基础上，利用课余时间，以兴趣小组的方式走进实验室。
（1）如何制备氢氧化亚铁？
（2）过氧化氢溶液与硫酸亚铁溶液混合后产生的气泡可能是过量的过氧化氢把硫氰根离子氧化生成的氮气；还有可能是三价铁离子的催化作用使过氧化氢分解产生的氧气。你持什么观点？如果要设计实验来探究原因，你会怎样设计实验方案？

1.6 围绕核心概念设计“练练”的课堂讨论和课后作业

（1）以下方程式中的反应物是酸和碱，混和后仅仅发生中和反应吗？结合本节课所学知识完成下列反应式：
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）已知二氧化硫的还原性大于碘离子，试问二氧化硫、硫化氢能否还原Fe3+？
（3）比铜活泼的金属是不是都能还原Fe3+？如果将镁条放入FeCl3溶液中，会产生什么现象？可能有哪些反应发生？对这些预测如何进行实验探究与验证？
由于学生在以前的学习中已经掌握了氧化-还原的核心概念，所以学生很快地完成讨论，并在课后能独立完成课内涉及的有关铁元素的氧化-还原方程式的配平，大大节约了课堂教学的时间，并使学生进一步增强了对氧化-还原概念的理解和应用能力。

2 课后反思

这节课内容多，需要留给学生大量的思考、讨论、交流和动手实验时间，反思整个教学过程，我有如下感想：
（1）“读读、做做、议议、探探、练练”体现了以学定教的基本思想，“读、做、议、探、练”中的每一点都指向学生的活动，这5个方面没有固定的顺序，可以根据课程需要灵活地组合。围绕这一指导思想设计的课程内容会变得丰富和生动，学生的学习会变得有趣和回味无穷。
（2）尽量让学生接触新知识时“刻骨铭心”
从学生的角度出发，让新知识出现时给学生的第一印象深刻、强烈，如此新知识、新概念才能被很好的理解和接受。
亲身动手体验确实可以起到事半功倍的效果。对一些问题的解释教师大费口舌，学生觉得十分抽象，掌握起来较困难且不牢固。如果学生能够亲自动手“做做、议议”，在体验中领会必定会取得很好的效果。在本课中学生通过实验和对实验意外现象的分析，对二价铁易被氧化成三价铁和如何防止水解的认识会非常直观和深刻。
（3）做到理论及时联系实际
在本课中涉及到的应用有：补铁剂、除铁锈、试剂保存等。这些问题在课前提出，引入课题，并且在课程接近结束时，利用本课所学核心内容进行探究和解决问题，使这些问题成为贯穿全课的真问题。我在上完这堂课后偶然看到一段节目，内容是探究彩色丘陵形成的奥秘，结果竟然与铁离子的变价有关。于是我摘录一段与学生共享，师生共同觉得化学真的是包罗万象，魅力无穷。
（4）凸现的问题与矛盾：这堂课学生活动很多，高明且有效地组织尤其重要，在具体实验过程中会出现许多实验细节和意外现象。在“议议、做做”环节中学生出现多种状况，会提出许多意料之外的问题。课程实施过程中出现实验方面的“收”与“放”的权衡；各教学环节的“快”与“慢”的节奏把握；知识内容的“主”与“次”的掌控。具体调控策略以及对课堂效果的影响，这方面值得进一步商榷和实践探究。
参考文献：
毛东海.试论化学课堂“有效教学”的“环节”与“方法”[J].化学教学，2012，（1）：7~10.
张海洋.化学，我们应该教给学生什么[J].化学教学，2012，（1）：23~26.