新课程标准下一次实验探究式教学的尝试

——《探究铁及其化合物的氧化性和还原性》讲课录

 威海一学  赵紫侠

 

教材：普通高中课程标准实验教科书《化学1》（必修），山东科学技术出版社。

课题：《氧化剂 还原剂》（第3课时）

授课教师：赵紫侠

课型：活动探究课。

目标：知识目标：使学生知道铁及其常见铁的化合物的物理性质（颜色、状态）；了解Fe³⁺的检验方法；通过金属铁、氯化亚铁、氯化铁的氧化性和还原性的探究实验，使学生掌握金属铁、氯化亚铁、氯化铁之间的相互转化关系。

过程、方法目标：使学生学会“运用已知物质的性质验证未知物质性质的科学探究的方法”；学会预测物质的性质，并通过实验探究得到证实。

情感、态度、价值观目标：使学生体验科学探究成功的喜悦，同时培养他们善于与他人合作的良好心理品质。

教具：Power point课件

实验药品：KSCN溶液、Fe₂（SO₄）₃溶液、FeCl₃溶液、FeCl₂溶液、FeSO₄溶液、铁粉、稀H₂SO₄、铜片、氯水

实验仪器：试管、药匙等

教学过程

 

1、中学化学中常见的氧化剂、还原剂有哪些？ 2、我们如何根据物质中所含元素的化合价推测该物质具有氧化性还是还原性，它们在氧化还原反应中可做氧化剂还是还原剂？ 3、研究物质性质的基本方法和一般程序是什么？

【复习提问】投影1：

 

 

 

 

 

 

 

【生答】：略

【过度】师：下面我们将应用以上的知识和方法探究铁及其化合物的性质。

【板书】：三、探究铁及其化合物的氧化性和还原性

1、            铁的化合物

【引言】师：铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，它在自然界中以单质形态（陨铁）和化合形态（铁矿石）存在，铁是人类认识和使用较早的金属元素，它与生产和人类的生活密切相关，下面请看：

【投影】：课件2、3铁的作用和使用历史

 

铁在自然界中的作用 人类使用铁已有好几千年的历史了，目前已发现的金属虽然已有90多种，但其中应用最广泛、用量最多的仍然是铁。小到铁钉，达到桥梁、铁道、车辆和各种机械等，都需要大量的钢铁来制造。就连动植物体内也含有铁，人体内缺铁会导致缺铁性贫血，体内过多的铁又能使肝、脾等硬化。         铁的使用历史 我国的劳动人民在春秋时期就会冶铁，比欧洲早近2000年，并且我国铁矿石的储量世界第一，从1996年开始我国年钢产量连续超1亿吨，居世界首位。

 

 

 

 

 

 

 

[评注：引用铁在自然界中的作用和人类使用铁的历史这两段内容很重要，因为培养学生的能力不但要从知识的深度上去挖掘，更要从知识的广度上去延伸，这两部分可以给学生心灵上的震撼，以激发学生的学习兴趣。用打字机的形式给出比正常放映能给学生以新奇感，提高学生注意力，节省时间可使学生感到其探索空间的无限。]

师：那么你对铁及其化合物有哪些认识呢？请阅读教材第51页“资料在线”。

【提示】师：注意参考教材中的图片“一些铁的化合物”及“一些铁矿石”。

【讨论】：根据阅读情况四人一组讨论。

（学生热烈讨论）

【生答】：讨论结果：铁以黑色的氧化亚铁、红棕色的三氧化二铁和具有磁性的黑色四氧化三铁等氧化物形式存在，以硫酸铁、氯化铁等铁盐形式存在，还有氢氧化铁和氢氧化亚铁，含铁的化合物在自然界中主要以矿石形式：如黄铁矿、赤铁矿、磁铁矿等形式存在。

 

【投影】：课件4“铁的化合物一览表”

 

化合物中铁元 素 的 化 合 价	氧化物	氢氧化物	盐
+2	FeO 黑色粉末	Fe（OH）2白色固体，不稳定，易被氧化	FeCl2   FeSO4   Fe（NO3）2 浅绿色  浅绿色  浅绿色
+3	Fe2O3 红棕色粉末	Fe（OH）3 红褐色固体	FeCl3 Fe2（SO4）3  Fe（NO3）3棕黄色  棕黄色     棕黄色

[评注：除了为完成化合物的总结外，主要是为承上启下，因为溶液的颜色是记忆上的难点，把它们归到一起总结有助于学生的记忆，另外也能自然地完成铁三角关系中Fe、FeCl₂、FeCl₃个别到Fe、Fe²⁺、Fe³⁺一般的过度；启下是根据表中铁的化合物的价态能很自然引入要研究的问题，突破难点。]

【展示】：在总结上表的同时展示新制的FeSO₄和FeCl₂溶液（并设疑：实验室中为何没有现成的FeSO₄ 、FeCl₂试剂？为何溶液中有过量的铁粉？）

    【提问】师：分析表中铁的化合物，它们在存在形式上有什么特点？

【生答】：铁的化合物都以+2、+3价形式存在，Fe²⁺都是浅绿色，Fe³⁺都是棕黄色。

（教师给予肯定）

   【板书】：2、铁元素的常见化合价：0、+2、+3

 

Fe2+

   【投影】：课件5

 

 

Fe3+

Fe

 

              

【

 

这些价态的铁元素之间如果发生相互转化，则它们之间发生的反应一定是氧化还原反应。

小结】：见投影片6，以判断题形式出现：

 

 

 

（追问：这句话对吗？为什么？）

   【生答】：正确，因为不同价态铁元素之间的相互转化，都有化合价的变化，而化合价的变化是氧化还原反应的标志。

    [评注：因为这节课主要是对氧化还原反应理论的应用，是围绕氧化还原反应这一主线展开的，提出这个问题既复习了氧化还原的相关知识，又给学生预测铁及其化合物的性质提供了切入点，当给出实验方法后，在实验设计上也不会有太大的困难。]

  【预测】：投影课件7：

 

 

预测铁及其化合物中，哪些具有氧化性，哪些具有还原性，哪些既具有氧化性，又具有还原性，请用氧化还原反应的知识解释。

 

 

 

 

【讨论】：学生四人一组讨论，学生代表发言略。

【投影】：课件8：预测结果：

 

1、  0价的铁只具有还原性。 2、  +3价的铁只具有氧化性。 3、  +2价的铁既具有氧化性，又具有还原性。

 

 

 

 

 

师：你的预测正确吗？怎样知道其是否正确。

生：通过实验来验证。

师：对，正不正确要用事实来说话，因为“实验”是检验真理的唯一标准。

【追问】：我们怎样来完成这个实验呢？

师：请把书翻到第52页的“方法导引”

生：一位学生朗读

【追问】：怎样知道不同价态的铁元素之间发生了反应，生成了其他物质呢？例如：我们怎样知道FeCl₃被还原，生成了低价态的铁？

【阅读】：第52页“工具栏”的内容。

【生答】：可用KSCN溶液检验Fe³⁺的存在。

【板书】：3、Fe³⁺的检验：

 

【

 

KSCN

KSCN

演示】：                        

 

 

Fe2（SO4）3

1

FeSO4

4

FeCl3

2

FeCl2

3

 

 

 

 

 

 

  

【现象】：1、2试管中溶液变成血红色，证明有Fe³⁺铁离子存在

        3、4试管中溶液没变色，证明Fe²⁺不能与KSCN溶液发生反应，即可用KSCN溶液来检验Fe³⁺。

【结论】：投影课件9：

 

FeCl3跟KSCN溶液反应生成的物质显红色，可利用这一反 应来检验Fe3+铁离子的存在

 

 

 

 

师：现在根据“方法导引”中介绍的方法以及“工具栏”中Fe³⁺的检验方法，拿出你们的实验方案。在探究过程中以金属铁、氯化亚铁、氯化铁为例进行探究，四人一组开始讨论，设计实验方案。

（学生热烈讨论）

 

【板书】：4、铁及其化合物的氧化性和还原性

（1）    Fe的还原性

【生答并实验】：在一支试管中加入少量铁粉，再滴加少量稀H₂SO₄，再加入KSCN，观察。

【设问】师：同学们观察到什么现象？

【生答】：铁粉溶解，有无色气体产生，溶液由无色变成浅绿色，加入KSCN没有红色溶液生成，说明生成的为Fe²⁺不是Fe³⁺。

【 学生板书】： Fe+H₂SO₄= FeSO₄+ H₂             Fe+2H⁺= Fe²⁺+ H₂     

【设疑】：实验过程中为什么要加过量的铁粉？

【补充】：由教师完成铁与氯气反应的化学方程式

【

 

点燃

板书】：  2Fe+3Cl₂      2FeCl₃

 

（2）    Fe³⁺的氧化性

【生答并实验】：在一支试管中加入少量铁粉，再滴加少量FeCl₃溶液，反应后再加入KSCN，观察。

【设问】师：同学们观察到什么现象？

【生答】：铁粉溶解，溶液未变成红色，FeCl₃具有氧化性，与还原剂反应生成了低价态的铁离子。

【板书】   Fe+2FeCl₃=3FeCl₂       Fe+ 2 Fe³⁺= 3Fe²⁺

                   Cu+2FeCl₃= 2FeCl₂+CuCl₂    Cu+2Fe³⁺= 2Fe²⁺+Cu²⁺

【板书】：（3）Fe²⁺既具有氧化性，又具有还原性

 

         a、 FeCl₂的氧化性

         FeCl₂+Zn= Fe+ ZnCl₂          Fe²⁺+Zn=Fe+ Zn²⁺

                 b、 FeCl₂的还原性

【演示】：在试管中加入少许FeCl₂溶液，加几滴KSCN溶液，观察，再加氯水，观察。

【现象】：在FeCl₂溶液中滴加KSCN溶液未见红色，滴加几滴氯水，溶液变成红色，说明Fe²⁺被氧化成Fe³⁺，FeCl₂具有还原性。

【板书】    2FeCl₂+ Cl₂=2FeCl₃       2 Fe²⁺+ Cl₂=2Fe³⁺+ 2Cl^-

【结论】：单质铁具有还原性，+3价的铁元素的化合物通常具有氧化性，+2价的铁元素的化合物通常既具有还原性，又具有还原性。

【投影】

 

请你用图示的方法总结金属铁、氯化亚铁、氯化铁之间的相互转化关系写出相应的方程式

 

 

 

 

 

【提示】；表示三种物质之间的关系用哪种图示好

（学生代表板书完成，其他学生在笔记本上完成）

【投影】：总结铁三角关系

 

 

Fe                                                  Fe2+                                      Fe3+

FeCl3

HCl

Cl2

Zn

Zn

Cl2    HNO3

Fe   Cu

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

【练习】1、53页迁移•应用

2、除杂：（1）FeCl₃（FeCl₂）

                  （2）FeCl₂（FeCl₃）

【作业】；略

 

教学说明

对于铁的物理性质、铁与非金属、与酸、与盐的反应以及铁的氧化物，学生在初中和前面的学习中都有了一定的认识，没必要重复，而铁盐与碱的反应，尤其是Fe²⁺铁盐与碱的反应，放在本节讲会增加学生理解记忆的难度，我觉得这部分内容在习题中出现更适合，这样不但降低了难度，更有利于突出铁三角关系这一重点，使学生在巩固氧化还原理论的同时，对铁的性质有了完整的认识。既避免了重复又有理论指导，加之学生头脑中已有的铁的知识，最终能形成较清晰的铁的性质图。

在实验过程中我进行了两处设疑：①为什么实验室中有Fe³⁺铁的溶液而Fe²⁺铁的溶液要现制；②Fe与H₂SO_4、Fe与FeCl₃这两个反应中Fe粉为什么要过量。设置这两个题目是为让学生在听课过程中自然明确Fe²⁺具有还原性，Fe³⁺具有氧化性。

本节课力求采用探究法，把演示实验、学生实验、性质预测和证实串联起来，按科学发现基本过程的顺序，进行了一次真、善、美的教育。

按照自主性、探究性、创造性要求，在课中先启发学生根据氧化还原理论自己预测出铁、+3价的铁元素的化合物、+2价的铁元素的化合物通常具有的性质，然后设计实验验证，从发现问题到解决问题的角度使学生认识科学探究的基本过程。本课着力运用多种教学手段激励和调动学生的积极性、主动性及自主探究的能力。