氢氧化亚铁的制备及亚铁化合物的转化

氢氧化亚铁的制备及亚铁化合物的转化 浙江省高中化学学科 探究性教学案例评比 氢氧化亚铁的制备及亚铁化合物 与铁化合物的相互转化 教学案例 撰写人赵旭初 单位浙江省乐清市虹桥中学 推荐人马金余指导人马金余 单位浙江省乐清市虹桥中学 氢氧化亚铁的制备及亚铁化合物 与铁化合物的相互转化 一、教材分析 本案例的授课内容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。 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 2+3+学习了铁的氧化物、氢氧化物以及Fe、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。 二、教学目标 ?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; ?能力目标:初步体验问题探究的过程和方法，培养探究能力; ?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。 三、设计思路: 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。 四、教学准备: 药品:FeSO溶液、Fe(SO)溶液、NaOH溶液、稀HSO、酸性KMnO溶液、HS水溶42432442液、氯水、双氧水、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。 五、教学过程 ?氢氧化亚铁的制备 教师活动 学生活动 设计意图 ?创设情景、 由教材可知，Fe(OH)聆听、思考 设疑、激趣 2 提出问题 呈白色，Fe(OH)呈红3 褐色，但在FeSO溶4 液中直接滴入NaOH 溶液看到的却是红褐 色沉淀，这说明 Fe(OH)易被空气氧2 化成Fe(OH)。那么我3 们如何制备Fe(OH)2 呢, ?提出假设 既然Fe(OH)易被空推测:隔绝空气或创设一个还原性设疑、激趣 2 气所氧化，我们需要的环境。 对症下药，给Fe(OH)2 的制备创设一个什么 样的环境, 现在请同学们以四人 一组展开讨论，讨论讨论、设计并书写简要的实施。 培养学生人 之后请各小组派代表际沟通与合 介绍本组实验方案。 作的学习氛 围，增强团队请各组介绍实验方各组方案，其他小组听完之后精神。 案。 、补充完善。 聆听。 方案如下: ?FeSO(滴管伸入溶液底部4 再挤出，下同) 设计意图:缺氧 ?FeSO(底部有Fe粉) 4 设计意图:缺氧、还原性环境 ?稀HSO 24 设计意图:缺氧、还原性环境、 新制FeSO 4 ?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?稀HSO 24 作与交流、反 设计意图:隔绝空气、还原性环境、思，增强情感 新制FeSO体验，强化成4 功欲望。 ?稀HSO 24 设计意图:隔绝空气、还原性环境、 新制FeSO、环保 4 ?假设检验和 请各小组按自己学生实验、观察、思考 验证假设的 推理 认为合理的方案，合理性，培养 选择桌面上提供求真务实的 的试剂进行实验。科学素养。 指出实验注意事 项、要求。 ?发现规律、请各小组展示并各组汇报实验结果。 通过实验现 得出结论 描述实验结果。 象的观察和 评价后，得出结对比，进行科 论: 学抽象，形成 方案?只能起到科学解释，初 短暂性缺氧的效步完成“意义 果，???三种方建构”。 案所创设的还原 性环境只对底部 的溶液有保护作 用，所以氢氧化亚 铁的白色不持久。 聆听，思考。 ??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 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?真的无懈可疑惑、思索。 击了吗, 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，而滴顿悟。 管中的空气却被我们 忽视了。该怎么办, 具体又该怎么做呢,思考、回答:排走滴管中的空气。 下面我来介绍一种方 法: 加强思维的 严密性。 表示认同。 再想想，我们是否还忽惊疑 略了一个细节, 提示:哪里还可能有思索、回答:所用试剂(如NaOH溶液) 氧, 中有溶解氧。 我们应如何去除试剂回答:将所用试剂煮沸后再使用。 中的溶解氧, ?整合、迁移 简明归纳:制备氢氧化记录、整理。 整合知识、反与应用 亚铁的条件。 思探究过程 和方法、增强 思维的发散 和集中，以达 到知识完全 的意义建构。 ?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 ?创设情景、 我们知道铁的化合价既有+3聆听、思考、讨论 设疑、激趣 提出问题 价，又有+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, ?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 培养学生人际沟通 根据学生回答归纳如下: 与合作的学习氛围， 增强团队精神。 现在请同学们以四人一组展讨论、设计并书写简要 开讨论，讨论之后各小组派代的实验方案。 表介绍本组实验方案。 请各组介绍实验方案。 各组汇报方案，其他小引导学生协作与交 聆听。 组听完之后评价、补充流、反思，增强情感 完善。(具体方案略) 体验，强化成功欲 望。 ?假设检验和 请各小组按自己认为合理的实验、观察、思考 验证假设的合理性， 推理 方案，选择桌面上提供的试剂培养求真务实的科 进行实验。指出实验注意事学素养。 项、要求。 ?发现规律、 请各小组展示并描述亚铁化各组汇报实验结果，并通过实验现象的观 得出结论 合物转化为铁化合物的实验派代表上台板演化学察和对比，进行科学 结果，书写化学方程式。 方程式，其余同学在自抽象，形成科学解 己本子上书写。 释，初步完成“意义 评价后，引导学生归纳亚铁化聆听、记录、整理 建构”。 合物转化为铁化合物时常见 、HO、的氧化剂有:Cl222+KMnO(H)、浓HSO、HNO4243 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各组汇报实验结果，并通过实验现象的观 物转化为亚铁化合物的实验派代表上台板演化学察和对比，进行科学 结果，书写化学方程式。 方程式，其余同学在自抽象，形成科学解 己本子上书写。 释，初步完成“意义 评价后，引导学生归纳铁化合聆听、记录、整理 建构”。 物转化为亚铁化合物时常见 S、Fe、的还原剂有:KI、H2 Cu等。 ?整合、迁移 简明归纳:亚铁化合物与铁化聆听 整合知识、反思探究 与应用 合物可以相互转化。 过程和方法、增强思 迁移:供给一组题目判别。 思考、回答 维的发散和集中，以 应用:设计长期保存硫酸亚铁达到知识完全的意 溶液的方法。 义建构。 六、评价方案 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。 案例说明 探究学习是由英文“Inquiry Learning”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。