硫酸亞鐵銨晶體成分的分析和檢驗(yàn)活動(dòng)方案設(shè)計(jì)

1、硫酸亞鐵銨晶體成分的分析和檢驗(yàn)活動(dòng)方案設(shè)計(jì)翁彩波 奉化中學(xué)，浙江奉化 315500摘要：硫酸亞鐵銨晶體成分的分析和檢驗(yàn)是高中化學(xué)蘇教版新增綜合實(shí)驗(yàn)。通過學(xué)生設(shè)計(jì)活動(dòng)方案，分組實(shí)驗(yàn)以及對(duì)實(shí)驗(yàn)中非預(yù)期現(xiàn)象的再分析再探究，使該實(shí)驗(yàn)教學(xué)價(jià)值達(dá)到深挖掘，使學(xué)生在鞏固典型離子檢驗(yàn)的基礎(chǔ)上，嘗試復(fù)雜情境中有干擾離子存在下的離子檢驗(yàn)探究方案的設(shè)計(jì)和實(shí)施。關(guān)鍵詞：硫酸亞鐵銨；成分檢驗(yàn)1 設(shè)計(jì)背景硫酸亞鐵銨晶體成分的分析和檢驗(yàn)是高中化學(xué)蘇教版新增綜合實(shí)驗(yàn)?；瘜W(xué)學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見對(duì)該實(shí)驗(yàn)提出了如下教學(xué)要求：基本要求1.初步掌握結(jié)晶水合物中結(jié)晶水的檢驗(yàn)方法，初步掌握NH4+，F(xiàn)e2+,SO42-等離子的檢驗(yàn)方法。2.掌

2、握固體的加熱，物質(zhì)的溶解，試紙的使用等基本操作。發(fā)展要求能根據(jù)物質(zhì)的組成和性質(zhì)，設(shè)計(jì)合理的檢驗(yàn)方案該實(shí)驗(yàn)涉及最常見的離子分子檢驗(yàn)和最典型的檢驗(yàn)方法：氣體法沉淀法顯色法和氧化還原法，是總結(jié)離子檢驗(yàn)不可多得的情境素材。為了更深入的挖掘該實(shí)驗(yàn)的教學(xué)價(jià)值，筆者將該實(shí)驗(yàn)安排在高三一輪復(fù)習(xí)離子反應(yīng)關(guān)于離子檢驗(yàn)復(fù)習(xí)階段，在實(shí)驗(yàn)室中采用邊講邊分組實(shí)驗(yàn)的方式開展教學(xué)活動(dòng)。學(xué)生進(jìn)入高三，知識(shí)儲(chǔ)備完整，已經(jīng)具備了基本實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)能力。根據(jù)學(xué)生已有認(rèn)知，用加熱法檢驗(yàn)結(jié)晶水時(shí)，必然會(huì)注意到加熱過程中固體的異常變化，這將成為課堂中教師不可回避的問題，同時(shí)也是課堂新的生長(zhǎng)點(diǎn)。引導(dǎo)學(xué)生深入探究，再次通過實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

3、實(shí)施觀察分析層層深入，有效提升學(xué)生綜合分析問題能力，最大限度的開發(fā)硫酸亞鐵銨這種素材的教學(xué)價(jià)值。2 活動(dòng)目標(biāo)2.1 知識(shí)與技能（1）初步掌握結(jié)晶水合物中結(jié)晶水的檢驗(yàn)方法，初步掌握NH4+，F(xiàn)e2+,SO42-等離子的檢驗(yàn)方法。（2）能根據(jù)物質(zhì)的組成和性質(zhì)，設(shè)計(jì)合理的檢驗(yàn)方案，體驗(yàn)真實(shí)情境中的離子檢驗(yàn)，學(xué)會(huì)合理排除干擾進(jìn)行離子檢驗(yàn)。（3）通過實(shí)驗(yàn)探究獲得基本實(shí)驗(yàn)技能，知道實(shí)驗(yàn)研究的一般方法。2.2 過程與方法（1）培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)，評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)等綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α＃?）通過“發(fā)現(xiàn)問題，提出假設(shè)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)探究”等環(huán)節(jié)體驗(yàn)科學(xué)探究的一般過程，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法，提高科學(xué)探究的意識(shí)。能在實(shí)驗(yàn)探

4、究中發(fā)現(xiàn)和提出有價(jià)值的問題。2.3 情感態(tài)度與價(jià)值觀（1）通過實(shí)驗(yàn)探究及對(duì)非預(yù)期實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的捕捉和分析，讓學(xué)生感受科學(xué)探究的樂趣。（2）通過分組實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生與人合作的團(tuán)隊(duì)精神。3 活動(dòng)方案設(shè)計(jì)和實(shí)施3.1 活動(dòng)方案設(shè)計(jì)：硫酸亞鐵銨晶體NH4+檢驗(yàn)Fe2+檢驗(yàn)SO42-檢驗(yàn)結(jié)晶水檢驗(yàn)取少量固體于試管中加水溶解，向試管中加入少量較濃的氫氧化鈉溶液并加熱，用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙置于試管口附近，看試紙是否變藍(lán)。方案1：取少量固體于試管中加水溶解，向試管中加入幾滴硫氰化鉀溶液，再加入幾滴雙氧水?？词欠癯霈F(xiàn)先無(wú)現(xiàn)象，加入雙氧水后出現(xiàn)血紅色。方案2：取少量固體于試管中加水溶解，向試管中加入幾滴氫氧化鈉溶液，看

5、是否發(fā)生白色沉淀迅速變成灰綠色，最終變成紅褐色。方案3：取少量固體于試管中加水溶解，向試管中加入幾滴酸性高錳酸鉀，看是否褪色。取少量固體于試管中加水溶解，向試管中滴加鹽酸酸化再加入少量氯化鋇溶液，看白色沉淀是否產(chǎn)生。交流討論選定圖3裝置，組裝方便，操作簡(jiǎn)單。交流討論設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案3.2 晶體檢驗(yàn)中非預(yù)期問題反饋：硫酸亞鐵銨晶體晶體中檢出Fe3+原因分析：制備過程中部分Fe2+被氧化或晶體久置后被氧化。方案調(diào)整：Fe3+：待檢產(chǎn)品溶液中滴加KSCN后略呈紅色，產(chǎn)品不純Fe2+：繼續(xù)滴加氯水，溶液顏色加深出現(xiàn)血紅色或直接向待檢產(chǎn)品溶液中滴加酸性KMnO4溶液，紫色褪去 結(jié)晶水檢驗(yàn)過程中異常現(xiàn)象探究加

6、熱中固體有變化，出現(xiàn)黃色和黑色；學(xué)生聞到有刺激性氣味產(chǎn)生，并意外地用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙檢驗(yàn)呈藍(lán)色交流討論可能原因：固體受熱分解，產(chǎn)生除了水之外的其他物質(zhì)，其中之一確認(rèn)為氨氣。加熱后固體顏色發(fā)生明顯變化，是課堂中教師不可回避的問題，以非預(yù)期問題為課堂的新起點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生通過猜想，分析，方案設(shè)計(jì)，進(jìn)一步對(duì)殘留固體進(jìn)行可能成分的探究，將實(shí)驗(yàn)由對(duì)已知離子的檢驗(yàn)上升到真實(shí)復(fù)雜情境中離子探究層面，喚起學(xué)生的求知欲望，主動(dòng)進(jìn)行合作學(xué)習(xí)。雖然超出學(xué)生預(yù)期，但學(xué)生探究的熱情高漲，活動(dòng)效果良好。對(duì)加熱硫酸亞鐵銨晶體檢驗(yàn)結(jié)晶水后殘留固體成分探究猜想：晶體加熱過程中部分亞鐵被氧化提供試劑：蒸餾水，鹽酸，硫氰化鉀溶液，雙

7、氧水， 交流討論，設(shè)計(jì)方案：取固體于試管中加水，滴加KSCN溶液，觀察顏色變化，并與加熱前待檢晶體所配溶液滴加KSCN溶液后的顏色作對(duì)比取固體于試管中加入鹽酸，再滴加KSCN溶液，觀察顏色變化，與方案溶液顏色進(jìn)一步做對(duì)比取上述兩方案中的溶液，繼續(xù)滴加雙氧水，觀察顏色變化實(shí)驗(yàn)探究，活動(dòng)反饋：溶液出現(xiàn)黃色渾濁，試管底部有棕黃色和黑色固體沉積，靜止取上層清液滴加硫氰化鉀溶液，顏色略變紅，再加入雙氧水，溶液顏色立刻變深。加酸后固體基本溶解，溶液略帶黃色，再滴加硫氰化鉀出現(xiàn)血紅色加入雙氧水，溶液顏色進(jìn)一步加深。討論分析，得出結(jié)論：產(chǎn)品在加熱過程中已被部分氧化，且有鐵的各種氧化物生成。理論解釋：產(chǎn)品受熱發(fā)

8、生分解，溫度較低時(shí)，分解產(chǎn)生結(jié)晶水。隨著溫度升高，硫酸亞鐵銨會(huì)進(jìn)一步發(fā)生分解，產(chǎn)生諸如氨氣，鐵的各種氧化物等物質(zhì)，該實(shí)驗(yàn)在非隔絕空氣的環(huán)境下進(jìn)行，也有可能是被空氣氧化。該實(shí)驗(yàn)溫度不同，分解程度不同，產(chǎn)物也不同。學(xué)生可通過課外資料查閱了解固體分解的熱重曲線圖，也可根據(jù)氧化還原知識(shí)對(duì)加熱后的產(chǎn)物做進(jìn)一步分析。（設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，逐步認(rèn)識(shí)加熱過程中事物變化的復(fù)雜性，培養(yǎng)更加客觀的實(shí)驗(yàn)精神。體驗(yàn)科學(xué)探究的一般過程，形成科學(xué)探究的方法。）4 活動(dòng)效果和反思本實(shí)驗(yàn)活動(dòng)方案在重視實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)和基本技能復(fù)習(xí)的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮了學(xué)生的主體地位，培養(yǎng)了學(xué)生的問題意識(shí)，促進(jìn)了學(xué)生的參與意識(shí)，使研

9、究的氣氛濃厚，學(xué)生探究熱情高漲。以硫酸亞鐵銨晶體為素材，將離子分子的檢驗(yàn)置于真實(shí)的情境中。從常見單一離子檢驗(yàn)到發(fā)現(xiàn)有干擾離子存在下的離子檢驗(yàn)，可以體現(xiàn)活動(dòng)方案推進(jìn)的梯度性和發(fā)展性。通過結(jié)晶水合物中結(jié)晶水的檢驗(yàn)方案設(shè)計(jì)和實(shí)施，讓學(xué)生掌握固體加熱的一般方法，初步建立對(duì)實(shí)驗(yàn)方案和細(xì)節(jié)的評(píng)價(jià)能力。通過學(xué)生對(duì)加熱后固體異常變化的反饋，過渡到復(fù)雜探究情境中的離子檢驗(yàn)，通過猜想，分析，方案設(shè)計(jì)和實(shí)施，來最終完成離子和物質(zhì)檢驗(yàn)的探究。層層遞進(jìn)，不斷誘發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，造成心理懸念，喚起學(xué)生的求知欲望，主動(dòng)進(jìn)行合作學(xué)習(xí)。達(dá)到問題從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的提升，提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，解決實(shí)際問題的能力，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到事物變化的復(fù)雜性，拓寬學(xué)生視野。此外活動(dòng)方案重視對(duì)探究深度的把握，考慮學(xué)生已有認(rèn)知水平，不對(duì)硫酸亞鐵銨分解后的具體物質(zhì)進(jìn)行逐一論證，但給予學(xué)生分析問題的方向，形成對(duì)固體受熱分解