9.2過氧化氫與硫酸亞鐵反應(yīng)制備絮凝劑的實(shí)驗(yàn)探究課件高一下學(xué)期化學(xué)人教版

過氧化氫與硫酸亞鐵反應(yīng)制備絮凝劑的實(shí)驗(yàn)探究高中化學(xué)01.實(shí)驗(yàn)基本信息02.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路與創(chuàng)新點(diǎn)03.實(shí)驗(yàn)原理04.實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)05.教學(xué)過程06.實(shí)驗(yàn)效果評價(jià)

實(shí)驗(yàn)基本信息01教學(xué)中發(fā)現(xiàn)問題教學(xué)中發(fā)現(xiàn)問題高考試題中的FeSO4與H2O2教學(xué)中發(fā)現(xiàn)問題探究小組合影實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路與創(chuàng)新點(diǎn)02實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路3.引入實(shí)際應(yīng)用增強(qiáng)學(xué)習(xí)動(dòng)力2.自主探究小組合作結(jié)合Fastandeffectivecreationofyourpresentation1.從現(xiàn)象出發(fā)激發(fā)探究興趣4.知識(shí)閉環(huán)強(qiáng)化理解實(shí)驗(yàn)原理03實(shí)驗(yàn)原理③2Fe2++H2O2+4H2O=2Fe(OH)3↓+4H+①2FeSO4+H2O2═══2Fe(OH)SO4↓利用FeSO4與H2O2

制備PFS的方程式可表示為：2Fe2++H2O2+(n-2)H2O+(3-n/2)SO42-=Fe2(OH)n(SO4)(3-n/2)+(n-2)H+mFe2(OH)n(SO4)(3-n/2)=[Fe2(OH)n(SO4)(3-n/2)]m

②2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++4H2O實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)04實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)分支目標(biāo)一知識(shí)層面：了解環(huán)境的酸堿性及濃度對反應(yīng)產(chǎn)物的影響；了解并能制備新型凈水劑。1化學(xué)4素養(yǎng)層面：培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，增強(qiáng)學(xué)生環(huán)保意識(shí)。3能力層面：體會(huì)科學(xué)探究過程，提高實(shí)驗(yàn)探究能力。2思維層面：體會(huì)控制變量思想在探究合成目標(biāo)產(chǎn)物的最佳反應(yīng)條件的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程05項(xiàng)目式教學(xué)模型

在大概念的教學(xué)背景下，我將整個(gè)實(shí)驗(yàn)以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的形式進(jìn)行展開，設(shè)置研究課題為“基于過氧化氫與硫酸亞鐵反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象——探究實(shí)驗(yàn)室制備絮凝劑”。完整的課題研究耗時(shí)大于一節(jié)課，所以將本課題放在每天課后的選修課，訓(xùn)練學(xué)生參與一個(gè)完整的科研項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)深度教學(xué)。項(xiàng)目一：H2O2與FeSO4溶液的作用探究黃褐色沉淀的生成條件及成分①不加酸堿條件下實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及原因分析：學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：取不同濃度的H2O2溶液與不同濃度的FeSO4溶液在不加酸堿、酸性、堿性條件下混合，觀察現(xiàn)象。試劑現(xiàn)象圖片3mL30%H2O21滴0.5mol/LFeSO43mL30%H2O21mL0.5mol/LFeSO4證據(jù)推理發(fā)現(xiàn)問題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證提出猜想文獻(xiàn)素材實(shí)際應(yīng)用立即變?yōu)榧t褐色，反應(yīng)越來越劇烈。用激光筆照射有明顯的丁達(dá)爾現(xiàn)象。液體立即變?yōu)榧t褐色，劇烈反應(yīng)，放大量熱，產(chǎn)生大量氣泡。靜置得黃褐色沉淀。項(xiàng)目一：H2O2與FeSO4溶液的作用探究黃褐色沉淀的生成條件及成分試劑現(xiàn)象圖片3mL10%H2O21滴0.5mol/LFeSO43mL10%H2O21mL0.5mol/LFeSO43mL0.5mol/LFeSO41滴30%H2O23mL0.5mol/LFeSO41滴10%H2O2溶液變?yōu)闇\紅褐色，用激光筆照射有丁達(dá)爾現(xiàn)象，產(chǎn)生少量氣泡。取上層清液滴加KSCN溶液，呈濃血紅色。液體立即變?yōu)榧t褐色，劇烈反應(yīng)。靜置得黃褐色沉淀。溶液立即呈紅褐色，產(chǎn)生少量氣泡，用激光筆照射有明顯的丁達(dá)爾現(xiàn)象，靜置無變化。與上一組現(xiàn)象類似，產(chǎn)物對比如圖。上清液pH減小項(xiàng)目一：H2O2與FeSO4溶液的作用探究黃褐色沉淀的生成條件及成分①不加酸堿條件下實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的原因分析：取洗滌后的黃褐色沉淀于兩支試管中，一份滴加稀鹽酸，沉淀溶解得到黃色溶液（與鹽酸酸化的FeCl3溶液顏色類似），再滴加BaCl2溶液，有白色沉淀生成。另一份滴加稀硫酸，沉淀溶解，得到溶液接近無色。分別向上述兩份溶液滴加KSCN溶液，均出現(xiàn)濃血紅色。項(xiàng)目一：H2O2與FeSO4溶液的作用探究黃褐色沉淀的生成條件及成分學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證黃褐色沉淀的成分黃褐色固體中含有堿式硫酸鐵項(xiàng)目一：H2O2與FeSO4溶液的作用探究黃褐色沉淀的生成條件及成分②強(qiáng)酸性條件下實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及原因分析：弱酸性條件下實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及原因分析：3mL0.5mol/LFeSO41mL2mol/LH2SO41mL30%H2O23mL30%H2O21mL2mol/LH2SO41mL0.5mol/LFeSO43mL10%H2O21滴2mol/LH2SO41mL0.5mol/LFeSO43mL30%H2O21滴2mol/LH2SO41滴

0.5mol/LFeSO4立即變?yōu)辄S色，靜置無沉淀生成。溶液呈黃色，有少量氣泡產(chǎn)生，靜置無沉淀生成。劇烈反應(yīng)，液體變?yōu)榧t褐色，激光筆照射有明顯的丁達(dá)爾現(xiàn)象。溶液呈淺黃色，有少量氣泡產(chǎn)生，靜置無沉淀生成。項(xiàng)目一：H2O2與FeSO4溶液的作用探究黃褐色沉淀的生成條件及成分強(qiáng)酸性條件下實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及原因分析：H2O2溶液將Fe2+氧化為Fe3+，F(xiàn)e3+催化H2O2的分解，既無聚合硫酸鐵膠體也無Fe(OH)3沉淀產(chǎn)生。弱酸性條件下實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及原因分析：H2O2溶液將Fe2+氧化為Fe3+，當(dāng)Fe2+量較多時(shí)，得到的聚合硫酸鐵或Fe(OH)3膠體的現(xiàn)象明顯，當(dāng)Fe2+較少時(shí)，得到膠體的現(xiàn)象不明顯。學(xué)生分析：項(xiàng)目一：H2O2與FeSO4溶液的作用探究黃褐色沉淀的生成條件及成分③強(qiáng)堿性條件下實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及原因分析：弱堿性條件下實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及原因分析：3mL0.5mol/LFeSO41mL2mol/LNaOH1mL30%H2O23mL10%H2O21mL2mol/LNaOH1mL0.5mol/LFeSO43mL10%H2O21滴2mol/LNaOH1mL0.5mol/LFeSO41mL30%H2O21滴2mol/LNaOH1mL

0.5mol/LFeSO4液體立即變?yōu)榧t褐色，產(chǎn)生大量氣體，得大量紅褐色沉淀。液體立即變?yōu)榧t褐色，劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣體，得紅褐色沉淀，無丁達(dá)爾效應(yīng)。劇烈反應(yīng)，液體立即變?yōu)榧t褐色，稍后得大量黃褐色沉淀。劇烈反應(yīng)得到大量紅褐色沉淀(其間夾雜有黃褐色沉淀)，無丁達(dá)爾效應(yīng)。項(xiàng)目一：H2O2與FeSO4溶液的作用探究黃褐色沉淀的生成條件及成分強(qiáng)堿性條件下實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及原因分析：Fe2+被H2O2快速氧化為Fe3+，含鐵物質(zhì)催化H2O2分解劇烈，同時(shí)得到大量Fe(OH)3沉淀。弱堿性條件下實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及原因分析：FeSO4溶液與H2O2作用得到聚合硫酸鐵和Fe(OH)3膠體。學(xué)生分析：項(xiàng)目二：查閱文獻(xiàn)了解聚合硫酸鐵學(xué)生通過翻閱教材，發(fā)現(xiàn)蘇教版教材中出現(xiàn)了聚合硫酸鐵。提到它是一種優(yōu)秀的凈水劑。所以學(xué)生產(chǎn)生了在實(shí)驗(yàn)室制備這種凈水劑的想法。接下來探究小組通過閱讀文獻(xiàn)，總結(jié)出三種制備它的方法。證據(jù)推理發(fā)現(xiàn)問題提出猜想設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)文獻(xiàn)素材實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目二：查閱文獻(xiàn)了解聚合硫酸鐵FeSO4H2SO4H2O1、催化劑和O2或強(qiáng)氧化劑2、水解3、聚合液體PFS催化氧化法、直接氧化法、生物氧化法證據(jù)推理發(fā)現(xiàn)問題提出猜想設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)文獻(xiàn)素材實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證實(shí)際應(yīng)用探究小組進(jìn)一步提出在實(shí)驗(yàn)室用FeSO4和H2O2采取直接氧化法合成聚合硫酸鐵用于凈水的想法。項(xiàng)目三：實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)制備聚合硫酸鐵實(shí)驗(yàn)1:向3mL30%H2O2溶液中滴加0.5mL飽和FeSO4溶液，振蕩。學(xué)生分析：反應(yīng)劇烈有液體噴出，最終得到黃褐色沉淀。預(yù)測該黃褐色沉淀中含有堿式硫酸鐵但是溶液PH明顯減小。結(jié)合反應(yīng)原理，說明也含有氫氧化鐵，效果不好。①2FeSO4+

H2O2═══2Fe(OH)SO4↓

同時(shí)

②2Fe2++H2O2+4H2O=2Fe(OH)3↓+4H+項(xiàng)目三：實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)制備聚合硫酸鐵實(shí)驗(yàn)2:向3mL飽和FeSO4溶液中滴加1mL30%H2O2溶液，振蕩。學(xué)生分析：與實(shí)驗(yàn)1所得濁液類似，顏色稍帶紅褐色，說明混有少許Fe(OH)3沉淀。由于一次性加入較多的H2O2,會(huì)有大量H2O2分解，浪費(fèi)藥品。同時(shí)溫度升高會(huì)促使Fe3+水解生成沉淀。項(xiàng)目三：實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)制備聚合硫酸鐵實(shí)驗(yàn)3:向3mL飽和FeSO4溶液中逐滴滴加30%H2O2溶液，邊滴加邊振蕩，至紅棕色液體的顏色不再加深，觀察現(xiàn)象，與商品PFS濁液對比外觀類似PFS濁液靜置逐漸變?yōu)榧t褐色膠體，且穩(wěn)定性好，加熱至沸騰，依舊不會(huì)產(chǎn)生沉淀。實(shí)驗(yàn)3所得體系穩(wěn)定性較差，加熱會(huì)沉淀。學(xué)生分析：是因?yàn)槠渲谢煊蠪e(OH)3,為避免Fe(OH)3的干擾，提出在氧化時(shí)滴加硫酸酸化。項(xiàng)目三：實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)制備聚合硫酸鐵實(shí)驗(yàn)4:向3mL飽和FeSO4溶液中，先滴加1滴10mol/L的H2SO4溶液，再逐滴滴加30%H2O2溶液，邊滴加邊振蕩，4滴時(shí)效果最佳。加熱至沸騰，樣品