杭偉華

摘要：從課堂教學(xué)中Fe2+與Fe3+相互轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)所遇到的意外出發(fā)展開實(shí)驗(yàn)探究。探究中注重實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與能力的培養(yǎng)，巧妙借助新型實(shí)驗(yàn)手段——數(shù)字化實(shí)驗(yàn)突破實(shí)驗(yàn)教學(xué)的難點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)Fe2+與Fe3+的轉(zhuǎn)化可用H2O2作氧化劑，但要注意量的控制，從而進(jìn)一步理解認(rèn)識(shí)到氧化還原反應(yīng)的一些轉(zhuǎn)化規(guī)律。

關(guān)鍵詞：課堂意外；實(shí)驗(yàn)探究；數(shù)字化實(shí)驗(yàn)；Fe2+與Fe3+轉(zhuǎn)化

文章編號(hào)：1005–6629（2016）6–0046–03 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

在真實(shí)的化學(xué)課堂上，特別是在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，常會(huì)遇到意外，比如演示實(shí)驗(yàn)沒有出現(xiàn)預(yù)期的現(xiàn)象。面對(duì)意外，我們應(yīng)該怎么辦？這或許是每一位化學(xué)教師日常教學(xué)中都會(huì)遇到的問題。

著名化學(xué)家傅鷹先生曾經(jīng)說過：“化學(xué)是實(shí)驗(yàn)的科學(xué)，只有實(shí)驗(yàn)才是最高法庭”、“不做研究就只能達(dá)到似懂而不可能達(dá)到真懂的地步”。在化學(xué)教學(xué)中，筆者謹(jǐn)記傅老的教導(dǎo)，堅(jiān)持用實(shí)驗(yàn)研究去解決化學(xué)問題。

1 問題的提出

江蘇教育出版社出版的《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)1》專題3第二單元“鐵、銅的獲取與應(yīng)用”的教學(xué)中，筆者安排了關(guān)于Fe2+與Fe3+相互轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)。取2mL 0.1 mol/L FeSO4溶液，向其中滴加2滴0.5 mol/L KSCN溶液，再加入2滴5% H2O2溶液，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。對(duì)于該實(shí)驗(yàn)，筆者預(yù)設(shè)的現(xiàn)象是出現(xiàn)血紅色，然而卻出現(xiàn)了意外：在分組實(shí)驗(yàn)中，有些小組觀察到溶液出現(xiàn)了血紅色；有些小組觀察到溶液出現(xiàn)血紅色但又馬上褪去；有些小組實(shí)驗(yàn)中觀察到有氣泡生成。

一石激起千層浪，學(xué)生紛紛被意外現(xiàn)象所吸引，都在討論出現(xiàn)意外現(xiàn)象的原因。面對(duì)這樣的場(chǎng)景，作為教師，應(yīng)該怎么辦呢？

教材安排此實(shí)驗(yàn)的目的是要求學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)掌握Fe2+與Fe3+的不同性質(zhì)，特別是Fe3+遇KSCN溶液顯血紅色的特性、Fe2+的還原性，進(jìn)而深入理解氧化還原反應(yīng)原理，但學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)中的意外現(xiàn)象打破了原有的預(yù)設(shè)。對(duì)于這樣的意外，筆者沒有置之不理，而是及時(shí)抓住了“意外”，設(shè)計(jì)了探究活動(dòng)，使其產(chǎn)生了更大的教學(xué)價(jià)值。

2 實(shí)驗(yàn)探究

2.1 探究血紅色褪去的原因

提出問題：為什么有些組加入H2O2溶液后血紅色出現(xiàn)又褪去，有些組血紅色不褪呢？

猜想假設(shè)：學(xué)生討論發(fā)現(xiàn)，不同現(xiàn)象是由H2O2溶液的用量造成的，加3滴以上5% H2O2溶液的小組在實(shí)驗(yàn)中均看到“血紅色出現(xiàn)又褪去”的現(xiàn)象?；诖?，學(xué)生提出了如下假設(shè)，假設(shè)1：H2O2與SCN-發(fā)生反應(yīng)；假設(shè)2：H2O2與Fe3+發(fā)生反應(yīng)；假設(shè)3：H2O2與SCN-、Fe3+均發(fā)生反應(yīng)。

實(shí)驗(yàn)方案：將血紅色褪去的溶液平均分成兩份于兩支試管中，試管編號(hào)為①號(hào)、②號(hào)。往①號(hào)試管滴加2滴0.5 mol·L-1 KSCN溶液，往②號(hào)試管滴加2滴0.1 mol·L-1 Fe2（SO4）3溶液，觀察現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：①號(hào)試管出現(xiàn)血紅色，②號(hào)試管無明顯變化。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：1. H2O2與SCN-發(fā)生反應(yīng)，從而使血紅色褪去；2. Fe2+優(yōu)先與H2O2反應(yīng)；3.不同組的不同現(xiàn)象是由H2O2的量不同引起的。

2.2 探究H2O2與SCN-反應(yīng)的原理

提出問題：引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)SCN-中硫元素的價(jià)態(tài)，預(yù)測(cè)SCN-的性質(zhì)，分析H2O2溶液與SCN-發(fā)生反應(yīng)的原理，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明。

實(shí)驗(yàn)方案：

（1）取2mL 5% H2O2與2mL 0.5 mol·L-1 KSCN混合液于1號(hào)試管，觀察是否產(chǎn)生淡黃色渾濁。

（2）取2mL 5% H2O2與2mL 0.5 mol·L-1 KSCN混合液于2號(hào)試管，借助數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器，利用二氧化硫傳感器檢測(cè)（考慮到SO2的生成量很少，常規(guī)實(shí)驗(yàn)手段無法檢測(cè)）。

（3）取2mL 5% H2O2與2mL 0.5 mol·L-1 KSCN混合液于3號(hào)試管，滴加少許BaCl2溶液，觀察是否有白色渾濁。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：1號(hào)試管未出現(xiàn)淡黃色渾濁；2號(hào)試管檢測(cè)到SO2的生成（見圖1）；3號(hào)試管出現(xiàn)了白色渾濁。

2.3 探究生成氣體的成分

提出問題：Fe2+與Fe3+轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中的部分小組同學(xué)觀察到的氣體到底是什么呢？請(qǐng)結(jié)合初中化學(xué)知識(shí)對(duì)H2O2的性質(zhì)作認(rèn)識(shí)思考，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明所預(yù)測(cè)的產(chǎn)物。

實(shí)驗(yàn)方案：

分別取5mL 5%的H2O2溶液于兩支試管，編號(hào)為1號(hào)、2號(hào)。往1號(hào)試管中滴加3滴0.3 mol·L-1 K2SO4溶液，往2號(hào)試管中滴加3滴0.1 mol·L-1 Fe2（SO4）3溶液，利用氧氣傳感器檢測(cè)（考慮到所產(chǎn)生O2的濃度不大，借用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器O2傳感器檢測(cè)）。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：1號(hào)試管未檢測(cè)到新產(chǎn)生的O2（見圖2）；2號(hào)試管檢測(cè)到新產(chǎn)生的O2（見圖3）。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：Fe3+能催化H2O2的分解，所產(chǎn)生的氣體中有O2。

2.4 補(bǔ)充探究

學(xué)生課后在“探究H2O2與SCN-反應(yīng)的原理”的實(shí)驗(yàn)1號(hào)試管中意外地發(fā)現(xiàn)了淡黃色渾濁。淡黃色渾濁是怎么生成的，是SCN-被H2O2氧化所致，還是SCN-被空氣中氧氣氧化所致呢？學(xué)生補(bǔ)充了一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)：取2mL 0.5 mol·L-1 KSCN于試管中，敞口放置相同的時(shí)間，觀察現(xiàn)象。結(jié)果是未出現(xiàn)渾濁，說明淡黃色渾濁是SCN-被H2O2氧化生成S所致。

3 探究的價(jià)值

筆者認(rèn)為本課的4組探究不僅解釋了意外現(xiàn)象，更是產(chǎn)生了一定的教學(xué)價(jià)值。

（1）知識(shí)方面：理解了Fe2+與Fe3+的轉(zhuǎn)化可用H2O2作氧化劑，但要注意量的控制；認(rèn)識(shí)到氧化還原反應(yīng)的優(yōu)先轉(zhuǎn)化規(guī)律。

（2）方法方面：學(xué)會(huì)了控制變量和對(duì)比研究的實(shí)驗(yàn)方法；掌握了實(shí)驗(yàn)研究的基本流程：提出問題——猜想假設(shè)——實(shí)驗(yàn)探究——結(jié)論與解釋。

（3）情感方面：培養(yǎng)了學(xué)生的研究意識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生用實(shí)驗(yàn)分析意外現(xiàn)象，解決化學(xué)問題；感受到先進(jìn)實(shí)驗(yàn)手段在化學(xué)學(xué)習(xí)中的應(yīng)用。

最后，借用傅鷹先生的話與各位同行共勉：提出一個(gè)機(jī)理來解釋一種現(xiàn)象并不困難，困難的是如何以實(shí)驗(yàn)證明它是正確的，而且是唯一正確的。

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