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“铁离子、亚铁离子的性质与转化”教学设计


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2012 年江苏省高中化学优秀课评比
“铁离子、亚铁离子的性质与转化”教学设计 (苏教版 2009 年 6 月第 5 版)
叶书林 江苏省丹阳高级中学 【课程标准】《普通高中化学课程标准(实验)》对本节内容的要求是:根 据生产、生活中的应用实例或通过实验探究,了解铁、铜等金属及其重要化合物 的主要性质,能列举合金材料的重要应用。了解

Fe3+的氧化性,认识 Fe3+和 Fe2+ 之间的相互转化。Fe 和 Fe 之间的相互转化仅限于 Fe 分别与 Fe、Cu 的反应, 以及 Fe2+与 Cl2 的反应。 【教材分析】 作为人体必需的微量元素和最常见的变价金属, 铁在生命领域、 现代社会均发挥着尤为重要的作用。 苏教版必修教材化学 1 专题三第二单元 《铁、 铜及其化合物的应用》以铁离子、亚铁离子的性质及相互转化为主要内容,介绍 了铁离子的检验,铁离子、亚铁离子的性质与相互转化条件,不同价态的铁元素 之间的相互转化在生产生活和科学研究中的广泛应用。从教材表面看,对学生的 知识、能量要求并不高,但这部分内容不仅是巩固应用氧化还原反应理论,更是 让学生体验化学知识与生命健康、生活实际紧密联系的极好时机。 【学生分析】在教学活动中,教师是主导,学生是主体。本节课的教学对象 为四星级高中的学生,他们基础较好,求知欲望强,乐于展现自我。在知识层面 上, 学生对铁及其化合物在初中有了一定程度的了解,具备了基本的氧化还原反 应和离子反应的概念,对本节课的学习有较为充足的知识储备。在能力层面上, 通过初中和高中阶段的训练, 学生具备了一定的实验操作能力和观察分析问题的 能力, 但严密的逻辑推理和完整的实验探究能力还有待进一步培养和加强。在心 理层面上,学生对化学实验、化学现象兴趣浓厚,有较强的探求欲、表现欲和成 就欲, 有极大地解决实际问题的热情, 却不知实际问题的处理远比书本知识复杂。 【教学目标】 知识与技能(1)掌握铁离子、亚铁离子的性质及其相互转化。 (2)学会用多种方法鉴别铁离子、亚铁离子。 (3)了解铁离子、亚铁离子之间的相互转化在生产生活中的具体应用。
3+ 2+ 3+

过程与方法(1)体验从化合价的角度分析微粒的氧化性、还原性,让学生 逐步掌握学习元素化合物知识的一般方法。 (2)通过设计实验方案并进行实验探究,让学生掌握铁离子、亚铁离子的 化学性质及相互转化的条件。 情感态度价值观(1)通过补血剂等常见物质使学生初步学会从化学视角观 察生活、生产和社会中的有关问题。 (2)通过小组实验逐步养成自主、合作、探究的态度和习惯,培养实事求 是的科学精神。 【教学流程图】

【教学过程】 1 课堂引入 这是一张真实的验血报告单,数据显示患者的血红蛋白含量明显偏低。我们 看看医生的诊断——缺铁性贫血,贫血就要补血。本节课,我们将探寻补血剂中 的“铁”! 〖教师〗表演魔术:黄墨水在白滤纸上写出红色“铁”字 2 补血剂的“红外套”——氧化铁 〖展示〗硫酸亚铁片的说明书展板

〖学生〗第 1 次阅读硫酸亚铁片的说明书,寻找含铁化合物;观察塑料密封 袋中的红色药片、白色药片,猜测物质成份并研碎白色药片观察内部颜色。 红色物质——氧化铁;淡蓝绿色物质——硫酸亚铁。 〖展示〗硫酸亚铁片的三层结构(图 1)

图 1 硫酸亚铁片的三层结构实物照片 〖教师〗 吞服药片是连同包衣一起内服的, 这时候谁帮助它脱掉 “红外套” ? 〖学生〗胃中的盐酸 〖教师〗氧化铁与盐酸反应的产物中含有铁离子。你知道检验 Fe3+有哪些方 法吗? 〖学生甲〗根据溶液颜色,Fe3+是棕黄色。 〖学生乙〗我认为可以选择氢氧化钠溶液。 〖学生丙〗还可以选择硫氰化钾溶液。 〖演示实验〗检验药片“红外套”的盐酸浸泡液中的铁离子 〖归纳〗列表对比 Fe3+的三种检验方法并进行评价 〖揭秘〗魔术里隐含的化学知识。 3 补血剂的“绿身体”——硫酸亚铁

〖过渡〗通过实验,我们发现药片的红外套确实是氧化铁。现在我们来研究 除去红外套的白色药片。你能设计检验药片淡蓝绿色部分含铁元素的实验方案 吗? 〖学生〗设计实验方案并进行实验:用水溶解已经研碎的白色药片,然后加 检测试剂(1 号试管——硫氰化钾溶液,2 号试管——氢氧化钠溶液)观察现象。 〖问题〗1 号试管在滴加 KSCN 溶液之前,你预期有什么现象?为什么现在 没有出现预期的现象?难道这是一瓶黑心药? 〖学生〗预期溶液颜色会变成血红色。淡蓝绿色部分含的是亚铁离子,不是 铁离子。

〖教师〗请从价态角度分析,亚铁离子可能具有哪些化学性质? 〖学生〗可能有氧化性、还原性。 〖问题〗 请问亚铁离子与哪一类物质反应时表现还原性?你知道哪些常见的 氧化剂?请利用提供的试剂(氯水、双氧水)验证我们的理论分析。 〖学生实验〗亚铁离子与氧化剂的反应 〖教师〗请看说明书的【性状】栏目,思考药片包衣的主要作用是什么? 〖学生〗第 2 次阅读说明书,回答:防止亚铁离子被空气中氧气氧化成铁离 子。 〖过渡〗2 号试管中灰绿色沉淀为什么变成了红褐色沉淀?氢氧化亚铁沉淀 是灰绿色吗?我给大家演示一个实验。 〖演示实验〗氢氧化亚铁的制备(图 2)。

图 2 制备氢氧化亚铁的装置 〖讲述〗制备氢氧化亚铁沉淀要注意以下几点:①硫酸亚铁要新制,因为久 置的亚铁离子会被氧气氧化成铁离子;②溶液要煮沸,煮沸是为了赶走溶液中溶 解的氧气;③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 自由落体过程中就会溶解氧气; ④植物油提供无氧环境,避免生成的氢氧化亚铁 与空气接触。 所有这些措施可以保证我们较长时间看到美丽的白色沉淀——氢氧 化亚铁。 〖设问〗同学们之所以没有看到白色沉淀都是谁惹的祸? 〖学生〗氧气。 〖过渡〗在空气中,白色沉淀快速变成灰绿色,最后变成红褐色是氢氧化亚 铁特有的现象,常用于亚铁离子的检验。 〖归纳〗列表对比 Fe2+的三种检验方法并进行评价

〖提问〗 用硫氰化钾法检验亚铁离子的试剂加入顺序可以颠倒吗?为什么? 〖学生〗不行。当原溶液中含有铁离子时,现象与亚铁离子没有区别。 4 红外套变绿身体

〖展示〗亚铁血红蛋白的携氧示意图。 〖过渡〗这种补血剂进入胃部后既有 Fe3+,又有 Fe2+,但是人体血红蛋白需 要的是 Fe2+。如何将 Fe3+变成 Fe2+? 〖学生〗铁离子有氧化性,可以与还原剂反应生成亚铁离子。 〖学生实验〗铁离子与还原剂(铁粉、铜粉)的反应 〖提问〗如果误食亚硝酸钠会使人中毒,因为亚硝酸钠会使 Fe2+转化为 Fe3+ 生成高铁血红蛋白而丧失与 O2 的结合能力。生死时速,假如你是医护人员,你 准备怎么办? 〖学生丁〗吃铁粉。 〖学生戊〗喝牛奶。 〖教师〗吃铁粉:这个创意不错,一些麦片中就通过加少量铁粉来补铁,但 是直接吃较多铁粉,不仅滋味不好受,而且过量的铁摄入会导致中毒,因为铁是 人体需要的微量元素;喝牛奶、生鸡蛋:有些同学想到了重金属盐中毒的处理方 法,请注意这时的铁离子在血液中,而不是在胃中!庸医害死人呀! 〖讲述〗 我这里有一瓶神奇的药物可以起死回生。我们把它加入滴有硫氰化 钾的铁离子溶液中看看有什么现象? 〖演示实验〗Fe3+与维生素 C 的反应。 〖学生〗第 3 次阅读说明书,思考维生素 C 的作用:维生素 C 是抗氧化剂, 具有还原性,可以将人体无法吸收的铁离子变成易被人体吸收的亚铁离子。 〖过渡〗 通过刚才的一系列探究,我们可以发现铁离子和亚铁离子主要有以 下性质。 〖归纳〗Fe3+和 Fe2+的主要性质。 Fe3+(棕黄色) Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓ Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3 氧化性:2Fe3++Fe=3Fe2+ Fe2+(浅绿色) Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓ --------------还原性:2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-

2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ 〖设问〗 结合上述性质, 你能用简洁的语言归纳铁离子与亚铁离子相互转化 的条件吗? 〖学生〗 还原剂能使铁离子转化为亚铁离子,而氧化剂能使亚铁离子转化为 铁离子。 5 收获与质疑 〖过渡〗 本节课同学们通过一系列的实验探究了补血剂——硫酸亚铁片中两 种价态的铁元素,你能谈谈你有哪些收获吗? 〖学生〗①通过实验认识了 Fe3+、Fe2+的性质、转化及检验。 ②进一步加深了对氧化还原反应的理解与运用。 ③体验了实验探究的一般过程: 发现问题→提出猜想→设计实验→探索研究→解决问题。 ④认识了一些新物质,如 KSCN、Vc、NaNO2 等。 ⑤化学是一门实用的科学 ?? 〖教师〗 同学们关于说明书和本节课的学习还有没有疑问,可以拿出来我们 一起讨论。 〖学生〗第 4 次阅读说明书,提出为什么“本品不应与浓茶同服”? 〖演示实验〗浓茶与铁离子的反应 〖结束语〗 本节课, 我也有很大的收获, 首先是认识了这么多新同学, 其次, 看到大家积极的参与探究,我感到很快乐!谢谢大家。 【教学设计反思】 新课程强调改变过去单一的接受式学习的影响, 要注意把实验的主动权交给 学生,引导学生从实验中发现新问题,设计新实验,解决新问题,将探索推向深 入,也就是“在做中学”,在这一教学理念的指导下,我主要考虑了三个问题: 一、选择合适的教学素材 为了贴近学生的生活, 本节课围绕补血剂中铁为主线展开教学,市面上的补 血剂有很多种,形态上有固态的、液态的,成份上有琥珀酸亚铁、硫酸亚铁、乳 酸亚铁等。 最终我选择了硫酸亚铁片作为本节课的主角,因为该补血剂中的亚铁

离子含量相对较高, 容易观察明显现象, 同时该补血剂使用了氧化铁作为着色剂, 可以作为铁离子的来源, 保证了无论是学生小组实验还是教师演示实验均以该补 血剂作为研究对象, 在阅读说明书中发现问题→提出猜想→设计实验→探索研究 →解决问题,在一系列活动中掌握铁离子的检验,铁离子、亚铁离子的性质与相 互转化条件。 二、激发学生的求知欲 本节课通过设计“黄墨水写红色字”的墨术、亚硝酸钠中毒的急救、浓茶变 色等与生产生活密切相关的问题情境,进行任务驱动式教学,不仅使学生初步学 会从化学视角观察生活、 生产和社会中的有关问题,更因为这些化学知识的新奇 性、实用性而极大的激发了学生的求知欲。 三、如何培养学生的化学学科观念 如何培养学生的化学学科观念, 我认为首先必须让学生感受到化学学科是兴 趣的、实用的,所以我选择以补血剂——硫酸亚铁片为载体展开教学,在轻松愉 悦的气氛下掌握了相关知识与技能,体验了科学探究的一般方法,引领学生在实 验中思考,有效的激发了同学们的学习激情与从化学视角看现实问题的科学素 养。从大的尺度看本节课的教学,铁离子、亚铁离子的性质,特别是转化也只是 氧化还原反应理论的一个典型实例,因此,学会用变化的观念、分类的观念和守 恒的观念都是我所关注的,希望化学学科观念的种子能在这群孩子的脑海中发 芽,而不仅仅是所谓的化学知识。


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