教學目標:
知識與技能:1.初步掌握鐵化合物與亞鐵化合物間相互轉換的規(guī)律;2.培養(yǎng)學生實驗探究能力、觀察能力和透過現(xiàn)象看本質的能力。
過程與方法:通過學生體驗討論、實驗探究得出結論以及在此基礎上進行知識遷移,聯(lián)系日常生活實際運用化學知識來解決問題的過程,培養(yǎng)學生研究運用化學知識解決化學實際問題的方法。
情感態(tài)度與價值觀:1.滲透哲學觀點——內外因的辯證關系及全面的觀察和分析事物;2.進行STSE(科學、技術、社會、環(huán)境)教育。
教學重點:1.Fe2+與Fe3+的相互轉化;2.通過“提出問題-探索解決問題的方法-實驗探究-得出結論”的教學設計,提高學生分析問題和解決問題能力。
教學過程:
[復習提問]請寫出Fe分別和S、O2、Cl2反應的化學方程式
[學生練習]
Fe+SFeS
3Fe+2O2Fe3O4
2Fe+3Cl22FeCl3
然后由此分析:Fe不管氧化成+2價還是+3價,都需要加入氧化劑。提問并總結常見的氧化劑及對應的還原產(chǎn)物如下:
[投影]學生討論、總結
[引言]大家再看Fe分別和S、O2、Cl2的反應,生成物中鐵既有+2價又有+3價,這說明S、O2、Cl2的氧化性是依次增強的。那么亞鐵化合物氧化成鐵化合物須加入強氧化劑還是弱氧化劑呢?(喚醒學生已有認知結構,為學習新知識做鋪墊,并承上啟下,學生自然會得出結論應加入強氧化劑。)
[板書]
一、Fe2+→Fe3+加強氧化劑
1非金屬單質:Cl2、Br2、O2
[演示實驗]學生觀察并描述溶液顏色
將一定量FeSO4稀溶液盛放在試管中,讓學生垂直試管觀察溶液的顏色,幾乎為無色。然后讓學生順著試管的方向觀察盛FeSO4溶液的顏色,非常明顯會觀察到淺綠色。
[體會]這個結論是富于哲理的:一方面說明同一個事物,由于觀察的角度不同,可能得出完全不同的結論。簡單的自然現(xiàn)象是這樣,復雜的社會現(xiàn)象更可能是這樣。
[演示實驗] 然后往FeSO4溶液中滴加KSCN溶液,溶液不顯紅色,滴加氯水并振蕩試管,溶液呈血紅色,說明已有Fe2+氧化成Fe3+。
[板書]6FeSO4+3Cl2 =2Fe2(SO4)3+2FeCl3
[講解]FeSO4在溴水的氧化作用下,同樣可以氧化成Fe3+
[板書]2Fe2++Br2 =2Fe3++2Br-
[討論]同學們想:用FeSO4溶液和NaOH溶液制取Fe(OH)2時,為什么滴管伸入到液面以下?為什么制備FeSO4溶液用煮沸過的蒸餾水?為什么用新煮沸過的NaOH溶液(是為了防止空氣中的O2將Fe2+氧化成Fe3+)?由此可知Fe2+既不能在堿性條件下穩(wěn)定存在,也不能在空氣中穩(wěn)定存在的,并且O2氧化FeSO4溶液中Fe2+分中性和酸性兩種情況:
[板書]4Fe2++O2+4H+ =4Fe3++2H2O(酸性條件下)
12Fe2++3O2+6H2O =8Fe3++4Fe(OH)3↓(中性條件下)
[講解]所以我們這一節(jié)課制備的稀FeSO4溶液盛放在錐形瓶中,并加入一定量的鐵粉。
[板書]2.氧化性酸: 濃H2SO4、濃HNO3、稀HNO3
[提問]同學們想,若向稀FeSO4溶液中滴加濃HNO3,那么溶液混合后HNO3還濃不濃呢?(不濃)
[演示實驗]向稀FeSO4溶液中滴加兩滴KSCN溶液,再滴加中等濃度的HNO3溶液,并振蕩試管,呈血紅色,并在試管口有紅棕色氣體生成。說明生成Fe3+和NO氣體。
[板書]3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O
[引言]濃H2SO4同樣可以將Fe2+氧化成Fe3+,但是向FeSO4溶液中滴加濃H2SO4會稀釋,所以常用FeO與濃H2SO4反應:
[板書]2FeO+4H2SO4(濃)=Fe2(SO4)3+SO2↑+4H2O
3.其他強氧化劑:KMnO4、K2Cr2O7、H2O2、Na2O2等
[演示實驗]取少量的酸性KMnO4稀溶液于試管中,滴加FeSO4溶液,KMnO4溶液紫色褪去,說明MnO4-被還原;再往試管中滴加KSCN溶液,呈血紅色,說明有Fe3+生成。
[板書]2Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O
[提問]同學們想,F(xiàn)e2+轉化為Fe3+需要加入強氧化劑,那么Fe3+轉化為Fe2+須加入什么試劑?(還原劑)
[板書]
二、 Fe3+→Fe2+ 加還原劑
[投影]提問并總結常見的還原劑及對應的還原產(chǎn)物。
[板書]1.金屬單質:Fe、Cu
[演示實驗]向稀FeCl3溶液中滴加KSCN溶液呈血紅色,加入鐵粉振蕩后紅色褪去,說明Fe3+被還原:
[板書]2Fe3++Fe=3Fe2+
[提問]FeSO4溶液中為什么加入Fe粉(防止Fe2+被氧化成Fe3+)?然后通過提問金屬活動性順序表,來講解Cu排在H的后面,一般條件下不與非氧化性酸反應,那么能不能與Fe3+反應,下面我們來看實驗:
[演示實驗]往盛有Cu片的試管中加入FeCl3溶液并振蕩,溶液由棕黃色變成淺綠色(這是黃色與藍色的混合色),說明Fe3+被還原成Fe2+,Cu被氧化成Cu2+:
[板書]2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
2.負價非金屬:KI、H2S
[演示實驗]往FeCl3溶液中滴入幾滴KI溶液,溶液變成淺紫色(取此溶液少許加入盛有淀粉溶液的試管中,淀粉溶液變藍色,說明有碘生成)與FeCl3溶液對比。
[板書]2Fe3++2I-=2Fe2++I2
大家再看:2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
說明氧化性Cl2>Fe3+>I2
[提問]已知:S2-還原性比I-強,那么往FeCl3溶液中通入H2S將會發(fā)生什么反應?(請同學到黑板上寫出反應離子方程式)
[板書]2Fe3++H2S=2Fe2++2H++S↓
3.其他還原劑:SO2、H2SO3、Na2SO4等也可以將Fe3+還原成Fe2+
[總結板書]Fe2+和Fe3+的相互轉化:Fe2+ Fe3+
常見強氧化劑:Cl2、Br2、O2、HNO3、濃H2SO4、KMnO4、K2Cr2O7、H2O2、Na2O2;
常見還原劑:Fe、Cu、I-、H2S、H2SO3、Na2SO3、Sn2+。
[體會]鐵既可以被氧化成+3價也可以被氧化成+2價,這是鐵本身的結構所決定的,所以內因是關鍵因素。那么鐵最終被氧化成+3價還是+2價,這取決于氧化劑氧化性的強弱以及氧化劑的量,所以客觀環(huán)境也起著重要作用。同樣學習也是如此,自己的主觀努力是最為關鍵的,這起一個主導作用,同時學習環(huán)境、學習氛圍也對大家的成長起著不可低估的作用,所以大家要創(chuàng)造一個良好的學習環(huán)境,攜手并進、共創(chuàng)未來。
4.[板書]
三、Fe2+與Fe3+相互轉化的應用
[應用1]展示一塊銅線路版,并講解:我們知道單質銅不能被一般的酸、堿等腐蝕,但在工業(yè)上銅印刷線路版是用FeCl3溶液把銅溶解的,你能解釋原因嗎?請寫出這個反應的離子方程式。
[討論歸納]具有氧化性,F(xiàn)e3+氧化了單質銅。2Fe3++Cu=2Fe2++2Cu2+
[實驗]在銅上用毛筆蘸FeCl3寫字:化學
[應用2]我國是世界上缺鐵性貧血發(fā)生率較高的國家之一,發(fā)生率達到15%-20%。世界衛(wèi)生組織的調查表明,大約有50%的女童、20%的成年女性、40%的孕婦會發(fā)生缺鐵性貧血。
現(xiàn)有市售補鐵藥速力菲,
[提問]能否檢驗速力菲(主要成分為琥珀酸亞鐵)中含F(xiàn)e2+?若能請設計實驗方案,若不能請說明理由。
[學生設計實驗方案]①用小刀去薄膜衣,將藥碾碎;②加水溶解、過濾、取濾液;③加酸溶解,用H2O2、KSCN檢驗。
[評價方案]方案增加了藥品與空氣接觸的機會,易氧化變質。
[改進方案]根據(jù)速力菲為無水堿式鹽考慮到加稀硫酸直接溶解,方案改進為:①加稀硫酸溶解;②加KSCN溶液(無血紅色);③加雙氧水呈現(xiàn)血紅色;
[實驗探究]檢驗速力菲(主要成分為琥珀酸亞鐵)中含F(xiàn)e2+。
[知識拓展1]速力菲中Fe2+的存在形式檢驗
[遷移深化]速力菲使用說明書“藥物相互作用”中明確說明:維生素C與本品同服有利于吸收。為什么?
[學生推測]維生素C可能具有還原性
[實驗探究]①往FeCl3溶液中加KSCN溶液,呈現(xiàn)血紅色;②加入維生素C后溶液褪色;③加雙氧水溶液又變成血紅色
[知識拓展2]維生素C的還原性
[應用3]蘋果“生銹”與鐵銹的成份一樣嗎?展示久置的削皮后的蘋果。
[實驗探究]蘋果“銹”加KSCN溶液不變紅色。
[說明]當蘋果削好皮或切開后放置一會兒,切口面的顏色就會由淺變深,最后變成深褐色。
發(fā)生色變反應主要是這些植物體內存在著酚類化合物。例如:多元酚類、兒茶酚等。酚類化合物易被氧化成醌類化合物,即發(fā)生變色反應變成黃色,隨著反應的量的增加顏色就逐漸加深,最后變成深褐色。(責任編輯:張華偉)
注:“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。”