氢氧化亚铁的制备及亚铁化合物与铁化合物的相互转化

氢氧化亚铁的制备及亚铁化合物与铁化合物的相互转化 ????? 本案例的授课在教材中的位置为高二化学第四章《几种重要的金属》第二节《铁和铁的化合物》第二课时。 金属知识是无机化学中很重要的元素化合物知识，铁又是中学阶段金属知识的终结，学完本章之后，将要进入有机化 学的学习。因此，如何指导学生学好本章尤其是本节，是一个需要仔细研究和探索的问题。 经过一个学年的高中学习，学生普遍有学好化学的愿望，愿意动手实验，并能在老师的指导下，在课堂上较好地 完成一些实验操作，并具备一定的实验观察能力和实验现象分析能力，但知识迁移能力、发散思维、科学的学习方法 等方面仍有待于进一步培养和提高。因此，教师可依据学生的学情和本节教材的内容有针对性地实施探究性教学。 如氢氧化亚铁的制备原本是教师演示实验，教材实验中出现的违反常规的操作（即滴管伸入液面以下）肯定会引 起学生的疑惑，而这恰恰正是探究的绝佳素材；再如教材中对铁三角的转化这部分内容的设计思路是通过教师演示实 验，并针对教材中一道相关的思考题组织学生讨论，最后得出结论。应该说教材也已经有意识地去创设一定的问题情 境，引导学生进行探究，但这仅仅是一种较低层次的“欲放又收”的探究。对于这些教材中已经出现的并且有明显探 究倾向的内容，教师要善于深层次地进行挖掘，要敢于放手，把“权力”下放给学生，而自己由“台前”转到“幕后”， 对整个探究过程实行必要的调控，以求最大限度地调动学生的思维积极性，培养学生的实验设计能力。只有这样，学 生才能真正理解和掌握所学知识，才能真正实现由认知向能力的转化和升华，获得的知识才能更持久、亦更能灵活运 用。 由于本节教材中第一课时教学容量偏少且教学难度偏低，在本节课之前，教师已经指导学生学习了铁的氧化物、 氢氧化物以及Fe 2+3+、Fe的检验等知识，因此本案例将只对氢氧化亚铁的制备条件、亚铁化合物与铁化合物的相互转化 两个部分进行探究。 1．知识目标：理解氢氧化亚铁制备的条件，理解亚铁化合物与铁化合物的相互转化； 2．能力目标：初步体验问题探究的过程和方法，培养探究能力； 3．情感目标：培养求真务实的科学态度，辨证认识事物在一定条件下可以相互转化，渗透“绿色化学”观念。 ： 以教材“铁的化合物”中氢氧化亚铁的制备、亚铁化合物与铁化合物相互转化为核心内容展开探究，采用的教学 方法为建构性探究式教学法。 药品：FeSO 溶液、Fe（SO）溶液、NaOH溶液、稀HSO、酸性KMnO溶液、HS水溶液、氯水、双氧水、42432442 KI溶液、淀粉溶液、KSCN溶液、Fe粉、Cu片、苯、植物油； 仪器：试管、胶头滴管、镊子、药匙、试管架。 1．氢氧化亚铁的制备 教师活动 学生活动 设计意图 呈白色，Fe2聆听、思考 设疑、激趣 （OH）呈红褐色，但在FeSO溶液中34 直接滴入NaOH溶液看到的却是红褐（一）创设情景、由教材可知，Fe（OH） 色沉淀，这说明Fe（OH）提出问题 易被空气2 氧化成Fe（OH）。那么我们如何制备3 Fe（OH）呢？ 2 （二）提出假设 既然Fe（OH）易被空气所氧化，我推测：隔绝空气或创设一个还原性的2 们需要对症下药，给Fe（OH）的制环境。 2设疑、激趣 备创设一个什么样的环境？ 现在请同学们以四人一组展开讨论，讨讨论、设计并书写简要的实施。 论之后请各小组派代表介绍本组实验 方案。 请各组介绍实验方案。 各组汇报方案，其他小组听完之后评培养学生人际沟价、补充完善。 聆听。 通与合作的学习 方案如下： 氛围，增强团队精 神。 ?FeSONaOH（滴管伸入溶液底4,,,, 部再挤出，下同） 设计意图：缺氧 ?FeSONaOH（底部有Fe粉）4 ,,,, 设计意图：缺氧、还原性环境 过量Fe粉NaOH?稀HSO 24 ,,,,,,,,, 设计意图：缺氧、还原性环境、新制 FeSO 4 过量Fe粉NaOH?Fe（SO） 243 ,,,,,,,,, 设计意图：缺氧、还原性环境、新制 FeSO 4 教师活动 学生活动 设计意图 引导学生协作?稀H过量Fe粉苯NaOHSO 24,,,,,,,,,,,,与交流、反思， 增强情感体验，设计意图：隔绝空气、还原性环境、新制FeSO4 强化成功欲望。 过量Fe粉植物油NaOHSO 24,,,,,,,,,,,,, 设计意图：隔绝空气、还原性环境、新制FeSO、4?稀H 环保 学生实验、观察、思考 （三）假设检验请各小组按自己认为合理的方案，验证假设的合 和推理 选择桌面上提供的试剂进行实验。理性，培养求真指出实验注意事项、。 务实的科学素 养。 请各小组展示并描述实验结果。 （四）发现规各组汇报实验结果。 通过实验现象 律、得出结论 的观察和对比，评价后，得出结论： 进行科学抽象， 方案?只能起到短暂性缺氧的效形成科学解释， 果，???三种方案所创设的还原初步完成“意义性环境只对底部的溶液有保护作建构”。 用，所以氢氧化亚铁的白色不持 久。 ??方案由于所创设的还原性环 境对整个试管中的溶液都有保护聆听，思考。 作用，所以实验效果较好，但由于 方案?考虑到环保问题，因此方案 ?在众多的方案之中是最理想的 一个。 教师活动 学生活动 设计意图 但方案?真的无懈可击了吗？ 疑惑、思索。 刚才我们采取苯液封来隔绝空气，仅 仅是针对试管中的溶液，而滴管中的 空气却被我们忽视了。该怎么办？ 顿悟。 具体又该怎么做呢？下面我来介绍 一种方法： 思考、回答：排走滴管中的空气。 再想想，我们是否还忽略了一个细加强思维的严密 节？ 性。 提示：哪里还可能有氧？ 表示认同。 我们应如何去除试剂中的溶解氧？ 惊疑 思索、回答：所用试剂（如NaOH溶 液）中有溶解氧。 回答：将所用试剂煮沸后再使用。 （五）整合、迁移 简明归纳：制备氢氧化亚铁的条件。 记录、整理。 整合知识、反思探 究过程和方法、增与应用 强思维的发散和 集中，以达到知识 完全的意义建构。 2．亚铁化合物与铁化合物的相互转化 教师活动 学生活动 设计意图 聆听、思考、讨论 设疑、激趣 （一）创设情景、我们知道铁的化合价既有+3价，又 提出问题 有+2价，可以形成亚铁化合物和铁 化合物，那么亚铁化合物与铁化合物 之间能否相互转化呢？ （二）提出假设 讨论中大家认为，亚铁化合物与铁化 合物能相互转化，但究竟如何实现这 种相互转化？各组从氧化还原的角 度展开讨论。 讨论、回答 根据学生回答归纳如下： 培养学生人际沟 通与合作的学习 现在请同学们以四人一组展开讨论，氛围，增强团队精讨论之后各小组派代表介绍本组实讨论、设计并书写简要的实验方案。 神。 验方案。 引导学生协作与请各组介绍实验方案。 各组汇报方案，其他小组听完之后评交流、反思，增强价、补充完善。（具体方案略） 聆听。 情感体验，强化成 功欲望。 （三）假设检验和 实验、观察、思考 请各小组按自己认为合理的方案，选验证假设的合理 择桌面上提供的试剂进行实验。指出性，培养求真务实推理 实验注意事项、要求。 的科学素养。 （四）发现规律、 请各小组展示并描述亚铁化合物转 化为铁化合物的实验结果，书写化学各组汇报实验结果，并派代表上台板通过实验现象的得出结论 方程式。 演化学方程式，其余同学在自己本子观察和对比，进行 上书写。 科学抽象，形成科 学解释，初步完成评价后，引导学生归纳亚铁化合物转聆听、记录、整理 “意义建构”。 化为铁化合物时常见的氧化剂有： Cl +、HO、KMnO（H）、浓HSO、222424 HNO3 等。 教师活动 学生活动 设计意图 请各小组展示并描述铁化合物转化为 各组汇报实验结果，并派代表上台板通过实验现象的亚铁化合物的实验结果，书写化学方 演化学方程式，其余同学在自己本子观察和对比，进行程式。 上书写。 科学抽象，形成科 学解释，初步完成 评价后，引导学生归纳铁化合物转化“意义建构”。 为亚铁化合物时常见的还原剂有：KI、聆听、记录、整理 H S、Fe、Cu等。 2 聆听 ?整合、迁移与应简明归纳：亚铁化合物与铁化合物可整合知识、反思探用 以相互转化。 究过程和方法、增 强思维的发散和迁移：供给一组题目判别。 思考、回答 集中，以达到知识 应用：设计长期保存硫酸亚铁溶液的完全的意义建构。 方法。 本案例为建构性探究式教学模式，教学是否成功，应从以下几个方面综合考虑： 1．教材处理是否合理。爱因斯坦曾经说过：“结论几乎总是以完成的形式出现在读者面前，读者体会不到探索和 发现的喜悦，感觉不到思想形成的生动过程，也很难清楚地理解全部情况。”现有的教材大都是以陈述性方式直接呈现 知识，而探究性教学要求教材提供问题情景和解决问题所必需的事实材料，而不仅仅是结论的堆砌。因此，探究性教 学要对教材内容有所扬弃，要以大纲为依据，源于教材，又不拘泥于教材，“教材仅仅是本参考书”。如在氢氧化亚铁 制备条件的探究中，教师就敢于对教材大刀阔斧地进行处理，并指出教材中的方法并非无懈可击，更不是最好的方法。 2．教学过程是否优化。优化的教学过程就是灵活机智地运用各种教学策略。如激励性策略，在各组代表介绍实验 方案以后，教师要用鼓励性语言肯定每一个学生，哪怕是一个小小的闪光点；自主性策略，如组织学生讨论时，要求 设计的问题有一定思维含量，讨论要注重实效性，讨论过程中要注意学法指导，并培养学生善于思考、勇于质疑的科 学习惯；诊断性策略，如在探究过程中密切关注学生的学习情况，并根据反馈的信息及时调整教学程序；创造性策略， 如在一组学生介绍或汇报完毕后，通过“头脑风暴”（Brain-storming）的方式，鼓励其他各组学生各抒己见，尤其是创造性的意见，使大家都能分享到每一位同学和每一小组对探究的贡献，而此时往往会迸发出令人惊喜的思维火花。 3．教学效果是否显著。教学效果就是教学目标的达成度。如学生学习兴趣是否浓厚、是否持久，在探究中思维是 否得到很好的启发，不同水平层次的学生的知识目标、能力目标、情感目标是否基本达成或得到一定程度的发展。从 一定意义上说，评价是教育教学工作的“临门一脚”。进行实验探究之后，教师精心编排了一组有针对性的题目，如让 学生设计长期保存硫酸亚铁溶液的方法，对学生学习情况进行反馈评价，加强学生对所学内容的理解，促使知识向能 力的飞跃和升华。结果绝大多数的学生都能较为顺利地完成以上题目。可见，本节课的设计是成功的。 探究学习是由英文“InquiryLearning”翻译过来的，建构主义提倡的“探究”，在学习过程中无论是激发学生学习 兴趣，形成良好学习动机的起始阶段，还是在探究、操作、理解及成功的意义建构的心理追求阶段，及在以应用为目 标的结束阶段，都是强有力的。 本案例教学过程包含五个基本环节，即创设问题情境和提出问题、提出假设、假设检验和推理、发现规律和得出 结论、整合迁移及应用。 首先是创设问题情境，提出问题，使学习者积极投入到问题探究之中。科学探究是从问题开始，而问题产生于怀 疑。宋朝哲学家朱熹说过：“学贵善疑”“大疑则大悟，小疑则小悟，不疑则不悟。”创设问题情境通常要具备三个条件： 一是学习者能否在先前经验基础上觉察到问题的存在；二是探究内容对学习者来说一定是新的未知，经过努力是可掌 握的；三是能否激发探究者的认知冲突、需要和期望。如探究氢氧化亚铁制备的条件时，教师先用直接滴加的方法制 备氢氧化亚铁，让学生观察实验现象，使旧认知（氢氧化亚铁为白色）与新认知（红褐色沉淀）之间产生认知冲突， 并以此入手开始探究。 接着是提出假设，即用假设方法，有根据地进行猜测、联想，明确问题解决的途径和方法。在探究性学习活动中， 针对班级中不同水平层次的学生群体，使每个学生能有机会表达与自身水平相适应的见解，要引导学生自己提出假说， 或在教师的引导点拨下提出假说。教师要组织协作学习，并在协作过程中进行引导，支持和强化学生对假设合理性的 探讨，使学生拥有成功的自信。 假设提出后，就要想方设法去检验它，用实证性材料去支持或推翻假设。这是探究式教学完成知识的意义建构的 重要环节，即“重实证”。教师在学生提出假设之后，要创设条件使学生积极参与假设检验的设计，进行实验观察、控 制条件、记录现象，培养学生求真务实的科学素养。 在验证假设的过程中，通过实验观察，对所获得的直接经验进行选择、判断、解释和运用，用化学用语、线图和 表格等形式加以系统化、简明化、概念化，真正完成“意义建构”，发现规律和结论。 最后，教师要再创设教学情境，启发学生整合知识，反思探究过程和方法，变换问题角度与方式，将结论迁移运 用于不同的场合，增强思维的发散与集中，以达到知识完全的意义建构。 教学实践告诉我们：在教学过程中，学生是学习的主体，只有学生积极地，能动地参与，凝聚于知识中的智力因 素才能转化为个体的能力。