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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

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