“鐵離子、亞鐵離子的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化”教學(xué)設(shè)計

1、蘇教版鐵、銅及其化合物的應(yīng)用 “鐵離子、亞鐵離子的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化”教學(xué)設(shè)計葉書林 （江蘇省丹陽高級中學(xué)，江蘇丹陽 212300 ）摘要：基于培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科觀念的教學(xué)理念，將探尋補血劑中的鐵與鐵離子、亞鐵離子的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化有機(jī)融合，引導(dǎo)學(xué)生通過實驗探究，逐步養(yǎng)成從化學(xué)視角看生產(chǎn)生活中的問題。關(guān)鍵詞：補血劑；鐵離子；亞鐵離子；實驗探究；教學(xué)設(shè)計1 教材分析作為人體必需的微量元素和最常見的變價金屬，鐵在生命領(lǐng)域、現(xiàn)代社會均發(fā)揮著尤為重要的作用。蘇教版必修教材化學(xué)1專題三第二單元鐵、銅及其化合物的應(yīng)用以鐵離子、亞鐵離子的性質(zhì)及相互轉(zhuǎn)化為主要內(nèi)容，介紹了鐵離子的檢驗，鐵離子、亞鐵離子的性質(zhì)與相互轉(zhuǎn)化條件，不

2、同價態(tài)的鐵元素之間的相互轉(zhuǎn)化在生產(chǎn)生活和科學(xué)研究中的廣泛應(yīng)用1。從教材表面看，對學(xué)生的知識、能量要求并不高，但這部分內(nèi)容不僅是鞏固應(yīng)用氧化還原反應(yīng)理論，更是讓學(xué)生體驗化學(xué)知識與生命健康、生活實際緊密聯(lián)系的極好時機(jī)。2 教學(xué)目標(biāo)2.1 知識與技能（1）掌握鐵離子、亞鐵離子的性質(zhì)及其相互轉(zhuǎn)化。（2）學(xué)會用多種方法鑒別鐵離子、亞鐵離子。（3）了解鐵離子、亞鐵離子之間的相互轉(zhuǎn)化在生產(chǎn)生活中的具體應(yīng)用。2.2 過程與方法（1）體驗從化合價的角度分析微粒的氧化性、還原性，讓學(xué)生逐步掌握學(xué)習(xí)元素化合物知識的一般方法。（2）通過設(shè)計實驗方案并進(jìn)行實驗探究，讓學(xué)生掌握鐵離子、亞鐵離子的化學(xué)性質(zhì)及相互轉(zhuǎn)化的條件。

3、2.3 情感態(tài)度價值觀（1）通過補血劑等常見物質(zhì)使學(xué)生初步學(xué)會從化學(xué)視角觀察生活、生產(chǎn)和社會中的有關(guān)問題。（2）通過小組實驗逐步養(yǎng)成自主、合作、探究的態(tài)度和習(xí)慣，培養(yǎng)實事求是的科學(xué)精神。3 設(shè)計理念新課程強調(diào)改變過去單一的接受式學(xué)習(xí)的影響，要注意把實驗的主動權(quán)交給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生從實驗中發(fā)現(xiàn)新問題，設(shè)計新實驗，解決新問題，將探索推向深入，也就是“在做中學(xué)”，在這一教學(xué)理念的指導(dǎo)下，我主要考慮了二個問題：3.1 選擇合適的教學(xué)素材為了貼近學(xué)生的生活，本節(jié)課圍繞補血劑中鐵為主線展開教學(xué)，市面上的補血劑有很多種，形態(tài)上有固態(tài)的、液態(tài)的，成份上有琥珀酸亞鐵、硫酸亞鐵、乳酸亞鐵等。最終我選擇了硫酸亞鐵片作

4、為本節(jié)課的主角，因為該補血劑中的亞鐵離子含量相對較高，容易觀察明顯現(xiàn)象，同時該補血劑使用了氧化鐵作為著色劑，可以作為鐵離子的來源，保證了無論是學(xué)生小組實驗還是教師演示實驗均以該補血劑作為研究對象，在閱讀說明書中發(fā)現(xiàn)問題提出猜想設(shè)計實驗探索研究解決問題，在一系列活動中掌握鐵離子的檢驗，鐵離子、亞鐵離子的性質(zhì)與相互轉(zhuǎn)化條件。3.2 激發(fā)學(xué)生的求知欲本節(jié)課通過設(shè)計“黃墨水寫紅色字”的墨術(shù)、亞硝酸鈉中毒的急救、濃茶變色等與生產(chǎn)生活密切相關(guān)的問題情境，進(jìn)行任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)，不僅使學(xué)生初步學(xué)會從化學(xué)視角觀察生活、生產(chǎn)和社會中的有關(guān)問題，更因為這些化學(xué)知識的新奇性、實用性而極大的激發(fā)了學(xué)生的求知欲。4 教學(xué)過

5、程4.1 課堂引入這是一張真實的驗血報告單，數(shù)據(jù)顯示患者的血紅蛋白含量明顯偏低。我們看看醫(yī)生的診斷缺鐵性貧血，貧血就要補血。本節(jié)課，我們將探尋補血劑中的“鐵”！教師表演魔術(shù)：黃墨水在白濾紙上寫出紅色“鐵”字設(shè)計意圖：鐵的化合物不僅僅是冷冰冰的化學(xué)試劑，還存在于人體沸騰的血液中，如何讓這節(jié)課一開始就牢牢抓住學(xué)生的心是我所努力追求的，我選取了一名貧血患者的血液檢測報告單，自然引出了本節(jié)課的主角硫酸亞鐵片，同時設(shè)計了一個小魔術(shù)不僅調(diào)動了學(xué)生的興趣，而且為鐵離子的檢驗做了鋪墊。4.2 補血劑的“紅外套”氧化鐵展示硫酸亞鐵片的說明書展板學(xué)生第1次閱讀硫酸亞鐵片的說明書，尋找含鐵化合物；觀察塑料密封袋中的

6、紅色藥片、白色藥片，猜測物質(zhì)成份并研碎白色藥片觀察內(nèi)部顏色。紅色物質(zhì)氧化鐵；淡藍(lán)綠色物質(zhì)硫酸亞鐵。展示硫酸亞鐵片的三層結(jié)構(gòu)（圖1）圖1 硫酸亞鐵片的三層結(jié)構(gòu)實物照片教師吞服藥片是連同包衣一起內(nèi)服的，這時候誰幫助它脫掉“紅外套”？學(xué)生胃中的鹽酸教師氧化鐵與鹽酸反應(yīng)的產(chǎn)物中含有鐵離子。你知道檢驗Fe3+有哪些方法嗎？學(xué)生甲根據(jù)溶液顏色，F(xiàn)e3+是棕黃色。學(xué)生乙我認(rèn)為可以選擇氫氧化鈉溶液。學(xué)生丙還可以選擇硫氰化鉀溶液。演示實驗檢驗藥片“紅外套”的鹽酸浸泡液中的鐵離子歸納列表對比Fe3+的三種檢驗方法并進(jìn)行評價揭秘魔術(shù)里隱含的化學(xué)知識。設(shè)計意圖：利用鹽酸溶解硫酸亞鐵片包衣上的氧化鐵既真實的模擬了藥片在

7、胃中發(fā)生的反應(yīng)，又為學(xué)習(xí)鐵離子的檢驗提供了試劑。演示三種方法檢驗鐵離子后，我講到“觀察顏色有時不可靠，棕黃色溶液還可能是溴水、碘水等；與氫氧化鈉反應(yīng)，如果鐵離子濃度很小，生成的氫氧化鐵必然很少，還不夠溶于水，將看不到紅褐色沉淀；與硫氰化鉀反應(yīng)，即使鐵離子濃度很小，也會看到明顯的現(xiàn)象血紅色”，讓學(xué)生在聆聽中對比三種檢驗方法，形成評價。4.3 補血劑的“綠身體”硫酸亞鐵過渡通過實驗，我們發(fā)現(xiàn)藥片的紅外套確實是氧化鐵?，F(xiàn)在我們來研究除去紅外套的白色藥片。你能設(shè)計檢驗藥片淡藍(lán)綠色部分含鐵元素的實驗方案嗎？學(xué)生設(shè)計實驗方案并進(jìn)行實驗：用水溶解已經(jīng)研碎的白色藥片，然后加檢測試劑（1號試管硫氰化鉀溶液，2號

8、試管氫氧化鈉溶液）觀察現(xiàn)象。問題1號試管在滴加KSCN溶液之前，你預(yù)期有什么現(xiàn)象？為什么現(xiàn)在沒有出現(xiàn)預(yù)期的現(xiàn)象？難道這是一瓶黑心藥？學(xué)生預(yù)期溶液顏色會變成血紅色。淡藍(lán)綠色部分含的是亞鐵離子，不是鐵離子。教師請從價態(tài)角度分析，亞鐵離子可能具有哪些化學(xué)性質(zhì)？學(xué)生可能有氧化性、還原性。問題請問亞鐵離子與哪一類物質(zhì)反應(yīng)時表現(xiàn)還原性？你知道哪些常見的氧化劑？請利用提供的試劑（氯水、雙氧水）驗證我們的理論分析。學(xué)生實驗亞鐵離子與氧化劑的反應(yīng)設(shè)計意圖：由于思維的慣性，學(xué)生很自然的將前面鐵離子的檢驗方法遷移到亞鐵離子的檢驗上。實驗過程中的“異?！爆F(xiàn)象，迫使學(xué)生開始反思。通過教師的引領(lǐng)下自發(fā)的運用氧化還原反應(yīng)理

9、論分析微粒的氧化性或還原性，重新設(shè)計實驗，體驗來之不易的成功帶來的愉悅情緒。教師請看說明書的【性狀】欄目，思考藥片包衣的主要作用是什么？學(xué)生第2次閱讀說明書，回答：防止亞鐵離子被空氣中氧氣氧化成鐵離子。過渡2號試管中灰綠色沉淀為什么變成了紅褐色沉淀？氫氧化亞鐵沉淀是灰綠色嗎？我給大家演示一個實驗。演示實驗氫氧化亞鐵的制備（圖2）。圖2 制備氫氧化亞鐵的裝置設(shè)計意圖：演示氫氧化亞鐵制備的改進(jìn)實驗，當(dāng)注射器中新制的硫酸亞鐵溶液被推入煮沸過的氫氧化鈉溶液時，投影上立即顯示美麗純潔的白色沉淀氫氧化亞鐵，學(xué)生全都發(fā)出了驚呼。為亞鐵離子的檢驗做了鋪墊。講述制備氫氧化亞鐵沉淀要注意以下幾點：硫酸亞鐵要新制，

10、因為久置的亞鐵離子會被氧氣氧化成鐵離子；溶液要煮沸，煮沸是為了趕走溶液中溶解的氧氣；注射器尖端要伸入液面以下，如果在U形管管口上方滴加，液滴在自由落體過程中就會溶解氧氣；植物油提供無氧環(huán)境，避免生成的氫氧化亞鐵與空氣接觸。所有這些措施可以保證我們較長時間看到美麗的白色沉淀氫氧化亞鐵。設(shè)問同學(xué)們之所以沒有看到白色沉淀都是誰惹的禍？學(xué)生氧氣。過渡在空氣中，白色沉淀快速變成灰綠色，最后變成紅褐色是氫氧化亞鐵特有的現(xiàn)象，常用于亞鐵離子的檢驗。歸納列表對比Fe2+的三種檢驗方法并進(jìn)行評價提問用硫氰化鉀法檢驗亞鐵離子的試劑加入順序可以顛倒嗎？為什么？學(xué)生不行。當(dāng)原溶液中含有鐵離子時，現(xiàn)象與亞鐵離子沒有區(qū)別

11、。4.4 紅外套變綠身體展示亞鐵血紅蛋白的攜氧示意圖。過渡這種補血劑進(jìn)入胃部后既有Fe3+，又有Fe2+，但是人體血紅蛋白需要的是Fe2+。如何將Fe3+變成Fe2+？學(xué)生鐵離子有氧化性，可以與還原劑反應(yīng)生成亞鐵離子。學(xué)生實驗鐵離子與還原劑（鐵粉、銅粉）的反應(yīng)提問如果誤食亞硝酸鈉會使人中毒，因為亞硝酸鈉會使Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+生成高鐵血紅蛋白而喪失與O2的結(jié)合能力。生死時速，假如你是醫(yī)護(hù)人員，你準(zhǔn)備怎么辦？學(xué)生丁吃鐵粉。學(xué)生戊喝牛奶。教師吃鐵粉：這個創(chuàng)意不錯，一些麥片中就通過加少量鐵粉來補鐵，但是直接吃較多鐵粉，不僅滋味不好受，而且過量的鐵攝入會導(dǎo)致中毒，因為鐵是人體需要的微量元素；喝牛奶、

12、生雞蛋：有些同學(xué)想到了重金屬鹽中毒的處理方法，請注意這時的鐵離子在血液中，而不是在胃中！庸醫(yī)害死人呀！ 講述我這里有一瓶神奇的藥物可以起死回生。我們把它加入滴有硫氰化鉀的鐵離子溶液中看看有什么現(xiàn)象？演示實驗Fe3+與維生素C的反應(yīng)。學(xué)生第3次閱讀說明書，思考維生素C的作用：維生素C是抗氧化劑，具有還原性，可以將人體無法吸收的鐵離子變成易被人體吸收的亞鐵離子。設(shè)計意圖：通過現(xiàn)實生活中例子激發(fā)學(xué)生的求知欲，感受化學(xué)是一門實用的科學(xué)。過渡通過剛才的一系列探究，我們可以發(fā)現(xiàn)鐵離子和亞鐵離子主要有以下性質(zhì)。歸納Fe3+和Fe2+的主要性質(zhì)。Fe3+（棕黃色）Fe2+（淺綠色）Fe3+3OH-=Fe(OH

13、)3Fe2+2OH-=Fe(OH)2Fe3+3SCN-=Fe(SCN)3-氧化性：2Fe3+Fe=3Fe2+ 2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+還原性：2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-設(shè)問結(jié)合上述性質(zhì)，你能用簡潔的語言歸納鐵離子與亞鐵離子相互轉(zhuǎn)化的條件嗎？學(xué)生還原劑能使鐵離子轉(zhuǎn)化為亞鐵離子，而氧化劑能使亞鐵離子轉(zhuǎn)化為鐵離子。4.5 收獲與質(zhì)疑過渡本節(jié)課同學(xué)們通過一系列的實驗探究了補血劑硫酸亞鐵片中兩種價態(tài)的鐵元素，你能談?wù)勀阌心男┦斋@嗎？學(xué)生通過實驗認(rèn)識了Fe3+、Fe2+的性質(zhì)、轉(zhuǎn)化及檢驗。進(jìn)一步加深了對氧化還原反應(yīng)的理解與運用。體驗了實驗探究的一般過程：發(fā)現(xiàn)問題提出猜想設(shè)計實驗探索研究

14、解決問題。認(rèn)識了一些新物質(zhì)，如KSCN、Vc、NaNO2等。化學(xué)是一門實用的科學(xué)教師同學(xué)們關(guān)于說明書和本節(jié)課的學(xué)習(xí)還有沒有疑問，可以拿出來我們一起討論。學(xué)生第4次閱讀說明書，提出為什么“本品不應(yīng)與濃茶同服”？演示實驗濃茶與鐵離子的反應(yīng)設(shè)計意圖：提出問題比解決問題更重要。學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題并通過實驗完成了，激動的心情不言而喻。當(dāng)再次加入Vc后溶液又恢復(fù)原來的顏色，進(jìn)一步加深了學(xué)生對Vc的作用的理解。結(jié)束語本節(jié)課，我也有很大的收獲，首先是認(rèn)識了這么多新同學(xué)，其次，看到大家積極的參與探究，我感到很快樂！謝謝大家。5 教學(xué)反思本節(jié)課獲得2012年江蘇省高中化學(xué)評優(yōu)課一等獎，這次比賽的主題是基于培養(yǎng)學(xué)科觀

15、念的中學(xué)化學(xué)優(yōu)秀課。如何培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科觀念，我認(rèn)為首先必須讓學(xué)生感受到化學(xué)學(xué)科是興趣的、實用的，所以我選擇以補血劑硫酸亞鐵片為載體展開教學(xué)，在輕松愉悅的氣氛下掌握了相關(guān)知識與技能，體驗了科學(xué)探究的一般方法，引領(lǐng)學(xué)生在實驗中思考，有效的激發(fā)了同學(xué)們的學(xué)習(xí)激情與從化學(xué)視角看現(xiàn)實問題的科學(xué)素養(yǎng)2。從大的尺度看本節(jié)課的教學(xué)，鐵離子、亞鐵離子的性質(zhì)，特別是轉(zhuǎn)化也只是氧化還原反應(yīng)理論的一個典型實例，因此，學(xué)會用變化的觀念、分類的觀念和守恒的觀念都是我所關(guān)注的，希望化學(xué)學(xué)科觀念的種子能在這群孩子的腦海中發(fā)芽，而不僅僅是所謂的化學(xué)知識。參考文獻(xiàn)：1王祖浩主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書：化學(xué)1.江蘇：江蘇教育出版社，2012.2劉知新.化學(xué)教