陳風芳　賴勝榮

摘 要：鐵元素與實際生活息息相關(guān)，也是近5年高考考試的熱點之一?！癋e²⁺和Fe³⁺的相互轉(zhuǎn)化”一課以生活中“怪水現(xiàn)象”、茶葉、維生素C和含鐵藥片為切入點，用Fe²⁺和Fe³⁺的相互轉(zhuǎn)化的實驗改進裝置分析反應現(xiàn)象和原理，該教學設計有助于學生學會用化學知識解答生活中的問題，培養(yǎng)學生化學實驗的技能，提高學生用實驗來探究物質(zhì)的世界觀。

關(guān)鍵詞：Fe²⁺；Fe³⁺；相互轉(zhuǎn)化；教學設計

普通高中化學課程標準指出：常見無機物及其應用的內(nèi)容標準是根據(jù)生產(chǎn)、生活中的應用實例或通過實驗探究，了解鐵等金屬及其重要化合物的主要性質(zhì)；知道酸、堿、鹽在溶液中能發(fā)生電離，通過實驗事實認識離子反應及其發(fā)生的條件，了解常見離子的檢驗方法；根據(jù)實驗事實了解氧化還原反應的本質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移，舉例說明生產(chǎn)、生活中常見的氧化還原反應。鐵元素與實際生活息息相關(guān)，F(xiàn)e²⁺和Fe³⁺的相互轉(zhuǎn)化是學好鐵及其化合物重要的一個環(huán)節(jié)，也是近5年高考考試的熱點之一，部分教師還存在一種認識，認為按照教材的實驗方案進行教學就能夠完成教學目標。而實際上教科書的編寫意圖只是提供教學思路和素材參考，還需要廣大教師積極創(chuàng)新，在使用教材的過程中要發(fā)揮自身的聰明才智，取得更多的成果。

一、 教材分析

“Fe³⁺和Fe²⁺的相互轉(zhuǎn)化”在蘇教版化學必修1專題3“從礦物到基礎材料”第二單元，教材用了半頁篇幅進行活動探究，提供的試劑有：鐵粉、0.1mol/LFeCl3溶液、0.1mol/LFeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯氣。要求（1）根據(jù)氧化還原反應的基本原理，提出Fe³⁺與Fe²⁺的相互轉(zhuǎn)化條件的假設。（2）設計Fe³⁺與Fe²⁺相互轉(zhuǎn)化的實驗方案，進行實驗記錄。在魯科版化學必修1專題2“元素與物質(zhì)世界”第3節(jié)“氧化劑和還原劑”，設計了“活動·探究、遷移·應用”進行學習探究鐵及其化合物的氧化性和還原性。從這兩個版本的教材內(nèi)容對比分析，蘇教版重在探究轉(zhuǎn)化條件，而魯科版重在探究Fe³⁺和Fe²⁺的氧化性和還原性。

二、 學情分析

新課學習之前，學生已有的知識：化學實驗基本方法、物質(zhì)的分類，掌握了離子反應的書寫方法，加上前面金屬的化學性質(zhì)的學習和實驗的操作，學生具有一定的實驗觀察能力和分析能力，故可以讓學生進行分組實驗發(fā)揮實驗的魅力。新課學習中，學生心理特征分析：他們剛進入高一，化學知識尚少，很難從化學的角度去認知事物以及生活中的現(xiàn)象，而且對剛剛學過的氧化還原反應和離子反應不熟練，元素化合物的知識也知之甚少。所以，在情境設計上要盡可能地貼近生活，在實驗設計和離子反應、氧化還原反應設計上要盡可能簡單，并一步一步地引導。

三、 教學目標

通過實驗掌握Fe³⁺和Fe²⁺相互轉(zhuǎn)化的條件，學會應用化學知識解釋生活中的現(xiàn)象，體會化學的樂趣。

四、 教學重難點

Fe²⁺與Fe³⁺的相互轉(zhuǎn)化。

五、 教法與學法

本節(jié)課的教學設計流程為情景創(chuàng)設-實驗探究-回歸生活-知識小結(jié)，本節(jié)課的教法定位為根據(jù)學生已具備的知識和能力，采用啟發(fā)誘導法、實驗探究法，分組討論法，并與多媒體有機結(jié)合等多種方法綜合進行教學。學法為學生設計實驗→進行實驗操作→實驗觀察→實驗現(xiàn)象分析→得出結(jié)論，在活動中相互交流、相互評價，讓學生成為課堂的主體。

六、 教學過程

（一） 情境創(chuàng)設，發(fā)現(xiàn)問題

【引入】課件展示劉家村“怪水現(xiàn)象”的新聞報道，讓學生討論交流里面隱藏的奧秘。設計意圖：通過生活實例激起學生強烈的好奇心和求知欲，為本節(jié)課的學習埋下伏筆。

（二） 實驗掲秘，提出問題

【演示實驗】取一杯茶水，用蘸Fe²⁺玻璃棒，讓學生觀察茶水變化并提出問題：①茶水為什么變成了墨水？然后在墨水中擠入幾滴檸檬酸，提出問題：②墨水又為什么變成了茶水？

【師生互動】引導學生回顧離子反應和氧化還原反應的相關(guān)知識，認真思考。提示學生三價鐵離子遇到茶葉中的單寧酸會類似三價鐵離子遇到KSCN溶液顯出特殊的顏色，即藍黑色，而二價亞鐵離子無此現(xiàn)象。但是這里為什么蘸Fe²⁺晶體的玻璃棒也能使茶水變藍黑色呢？

【學生回答】亞鐵離子被空氣當中的氧氣反應變?yōu)槿齼r鐵，亞鐵離子的化合價升高，做還原劑，氧氣在這里起到氧化性的作用。加入檸檬酸溶液，三價鐵離子又會變?yōu)閬嗚F離子，檸檬酸在這里起到還原性的作用，所以藍黑色退去。

【教師追問】實驗室還有其他可以代替氧氣和檸檬酸的氧化劑和還原劑嗎？

（三） 小組合作，解決問題

【實驗探究】啟發(fā)學生運用氧化還原反應的觀點理解三價鐵和亞鐵轉(zhuǎn)化的實質(zhì)，在給定試劑的條件下，設計實驗方案，組織學生對設計的實驗方案進行驗證，寫出相應的離子方程式。

第一組：提供試劑FeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水，試管，膠頭滴管（教材內(nèi)）。

第二組：提供試劑FeCl2溶液、KSCN溶液、雙氧水，試管，膠頭滴管（課外延伸）。

第三組：提供試劑FeCl3溶液、KSCN溶液、鐵粉，試管，膠頭滴管（教材內(nèi)）。

第四組：提供試劑FeCl3溶液、KSCN溶液、維生素C，試管，膠頭滴管（課外延伸）。

【學生歸納】小組派代表陳述本組實驗方案、現(xiàn)象以及結(jié)論。

【教師歸納】老師歸納四組的實驗結(jié)論，重點強調(diào)亞鐵和三價鐵的轉(zhuǎn)化牽扯了氧化還原反應，亞鐵變成三價鐵，被氧化，需加入氧化劑。三價鐵變成亞鐵，被還原，需加入還原劑。

【教師演示】同學們的四組實驗，其實用一套裝置就可以了。如下圖所示：取一定量FeCl3溶液到三頸瓶中，滴入幾滴KSCN溶液，長玻璃管平衡裝置內(nèi)外氣壓。針筒a中裝有VC溶液，滴入錐形瓶，觀察到溶液血紅色消失，說明此時Fe³⁺被還原生成Fe²⁺；針筒b裝有H2O2溶液，滴入錐形瓶，觀察到溶液血紅色又出現(xiàn)，此時Fe²⁺被氧化生成Fe³⁺。

（四） 回歸生活，學以致用

課件展示生活中的各種補鐵藥品，與鐵過量的危害對比，讓學生學會用辯證的思想看待事物。展示外加薄膜衣的補鐵藥片與使用說明書，引導學生自主提問：①補鐵藥片外層的薄膜衣有什么作用？②為什么與維C同服，有利于藥片的吸收？

【設計意圖】通過具體生活中的問題，使學生對氧化性和還原性具有更深刻的認識，也明白化學與生活息息相關(guān)，培養(yǎng)學生靈活應用知識的能力。

（五） 課堂小結(jié)，作業(yè)布置

【課堂小結(jié)】Fe³⁺Fe²⁺

【作業(yè)布置】①如何配制FeCl2溶液？

②了解制作印刷電路板的原理。

七、 板書設計

Fe³⁺和Fe²⁺的轉(zhuǎn)化

（一） 現(xiàn)象解釋

1. 茶水變墨水：2Fe²⁺+O2+4H+2Fe³⁺+2H2O；Fe³⁺遇單寧酸呈藍黑色

2. 墨水變茶水：Fe³⁺→Fe²⁺

（二） 轉(zhuǎn)化條件

1. Fe²⁺→Fe³⁺ 化合價升高被氧化加入較強氧化劑。

如：酸性KMnO4、Cl2、Br2、O2、濃H2SO4、HNO3等

2. Fe³⁺→Fe²⁺ 化合價降低被還原加入較強還原劑。

如：檸檬酸酸、KI溶液、維生素C、單質(zhì)Fe、Cu、Zn等

八、 教學反思

1. 魔術(shù)實驗創(chuàng)設教學情境，與生活密切相關(guān)，提高學生的學習興趣。

2. 教材中使用的氧化劑是氯水，需制備氯氣獲得，難度較大，且存在污染問題。本實驗使用的氧化劑H2O2溶液，易獲得，且產(chǎn)物無污染。

3. 實驗改進裝置可同時實現(xiàn)Fe²⁺與Fe³⁺的相互轉(zhuǎn)化，操作簡便，能重復使用，符合綠色化學思想。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（實驗）[S].北京：人民教育出版社，2003：7-8.

[2]夏建華，后勇軍.知識建構(gòu)型翻轉(zhuǎn)課堂典型案例研究——以“鐵的重要化合物”的教學為例[J].化學教學，2015（9）：27-31.

[3]張英鋒，張永安.鐵化合物與亞鐵化合物間的相互轉(zhuǎn)化及其應用教學設計[J].中小學教學研究，2008（1）：39-40.

作者簡介：

陳風芳，賴勝榮，福建省漳州市，廈門雙十中學漳州校區(qū)。