鐵的重要化合物
庾志成
廣東廣雅中學(xué)，廣州
一、教材分析
1．根據(jù)生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用實(shí)例或通過實(shí)驗(yàn)探究，介紹金屬化合物的主要性質(zhì)。
本節(jié)課的知識是鐵的化學(xué)性質(zhì)知識的延伸和發(fā)展。教材從鐵在地殼中含量僅次于氧、硅和鋁為引入，以及在介紹鐵的氧化物時，列舉了氧化鐵作為涂料在生活中的常見應(yīng)用，說明了研究鐵及其化合物的意義與價值。在介紹鐵的氧化物、鐵鹽和亞鐵鹽性質(zhì)時，以實(shí)驗(yàn)探究為手段，重點(diǎn)介紹了Fe(OH)2的、Fe2+的還原性與Fe3+的氧化性。
2．教材內(nèi)容編排注意與第一、二章知識的銜接。
本節(jié)課教材內(nèi)容突出了課程標(biāo)準(zhǔn)中要求的鐵的化合物的主要性質(zhì)，并且注意與已學(xué)知識的聯(lián)系與銜接，引導(dǎo)學(xué)生主動運(yùn)用已有知識分析和解決新的問題，并逐步形成較為系統(tǒng)的知識網(wǎng)絡(luò)：
（1）與“物質(zhì)分類”知識的銜接。本節(jié)對鈉、鋁、鐵、銅四種重要金屬的化合物的性質(zhì)按氧化物、氫氧化物和相應(yīng)鹽的順序編寫。同類化合物的性質(zhì)有許多相似性，這樣編排便于從一類化合物的性質(zhì)中找出共性，形成規(guī)律性的知識，有利于對同類其他化合物的認(rèn)識和推斷。例如：堿性氧化物與酸反應(yīng)，堿與酸反應(yīng)，這些通性在教材中都是直接一筆帶過，沒有安排相應(yīng)實(shí)驗(yàn)來介紹。
（2）與“離子反應(yīng)”知識的銜接。離子反應(yīng)代表了反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，教材“學(xué)與問”欄目中要求學(xué)生根據(jù)Fe(OH)2和Fe(OH)3都是不溶性堿，寫出它們與酸反應(yīng)的離子方程式，以及Fe2O3、FeO與酸的反應(yīng)、鐵鹽和亞鐵鹽性質(zhì)均以離子方程式書寫，充分體現(xiàn)了與“離子反應(yīng)”知識的銜接。
（3）與“氧化還原反應(yīng)”知識的銜接。Fe3+與Fe2+相互轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)就是發(fā)生氧化還原反應(yīng)，這是本節(jié)課一個重點(diǎn)內(nèi)容。教材以實(shí)驗(yàn)探究的形式，引出了Fe3+遇到強(qiáng)還原劑、Fe2+遇到強(qiáng)氧化劑的變化，正是利用化合價變化來對反應(yīng)類型進(jìn)行判斷。
3．通過對實(shí)驗(yàn)探究獲取知識與培養(yǎng)能力
教材介紹Fe(OH)2的制備與性質(zhì)、Fe3+離子檢驗(yàn)、Fe2+與Fe3+相互轉(zhuǎn)化等知識的介紹，主要通過實(shí)驗(yàn)探究的方法，引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后所反映的物質(zhì)性質(zhì)。做好幾個教材安排的幾個實(shí)驗(yàn)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)觀察與分析能力。
二、教學(xué)目標(biāo)
1．知識與技能目標(biāo)
（1）了解鐵的氧化物和鐵的氫氧化物的物理性質(zhì)。
（2）初步掌握鐵的氧化物和鐵的氫氧化物的化學(xué)性質(zhì)，通過對灰綠色沉淀成因的分析，使學(xué)生認(rèn)識＋2價鐵的化合物易被氧化的性質(zhì)。
（3）知道溶液中Fe3+的檢驗(yàn)方法。
（4）知道Fe3+與Fe2+之間能夠相互轉(zhuǎn)化，能從氧化還原的角度分析轉(zhuǎn)化發(fā)生的條件。
2．過程與方法目標(biāo)
（1）初步學(xué)會從物質(zhì)分類和氧化還原的角度研究物質(zhì)性質(zhì)的方法。
（2）通過對鐵的化合物氧化還原性的預(yù)測，初步學(xué)會用氧化還原反應(yīng)理論研究物質(zhì)氧化還原性。
（3）通過對鐵的化合物實(shí)驗(yàn)演示與探究活動，初步學(xué)會通過實(shí)驗(yàn)研究物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的思路和方法。
（4）通過對“氫氧化亞鐵”制備實(shí)驗(yàn)條件的思考與交流，初步培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題的能力。
3．情感態(tài)度目標(biāo)
（1）通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)品質(zhì)。
（2）體驗(yàn)學(xué)習(xí)過程中新舊知識的銜接和運(yùn)用，逐步培養(yǎng)學(xué)生主動運(yùn)用知識、遷移知識解決實(shí)際問題的意識。
三、教學(xué)策略
1．運(yùn)用分類的方法，根據(jù)物質(zhì)所屬類別（金屬氧化物、堿、鹽）預(yù)測物質(zhì)性質(zhì)
2．整合實(shí)驗(yàn)過程，設(shè)計問題情景進(jìn)行引導(dǎo)、啟發(fā)式教學(xué)
本節(jié)課安排了3個實(shí)驗(yàn)，氫氧化鐵與氫氧化亞鐵的制備、Fe3+離子的檢驗(yàn)以及Fe3+與Fe2+的轉(zhuǎn)化。相對而言本節(jié)課實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容較多，而不管是Fe(OH)2的性質(zhì)或是Fe2+與Fe3+的轉(zhuǎn)化，均涉及到+2鐵元素的還原性這一特點(diǎn)，以及都使用到Fe2+溶液。為此，筆者在授課過程中，通過對把“Fe(OH)2的制備與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)”、“Fe3+離子的檢驗(yàn)”和“Fe2+與Fe3+的轉(zhuǎn)化”三個實(shí)驗(yàn)進(jìn)行整合，同時設(shè)計了幾個問題情景，以起到優(yōu)化課堂效率，形成知識系統(tǒng)的作用。同時，通過問題情景的創(chuàng)設(shè)，能夠引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析與思考，發(fā)揮學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的主動性。
四、教學(xué)過程
【學(xué)生活動】閱讀課文關(guān)于鐵的氧化物的介紹，利用分類法歸納FeO、Fe2O3、Fe3O4的性質(zhì)，填寫以下表格：
【學(xué)生實(shí)驗(yàn)1】氫氧化鐵、氫氧化亞鐵的制備與Fe3+離子檢驗(yàn)（整合實(shí)驗(yàn)）
實(shí)驗(yàn)步驟：
①取兩支試管分別加入2mLFeCl3溶液，另取兩支試管分別加入2mL新制FeSO4溶液（在大燒杯加入鐵釘與稀硫酸反應(yīng)得到，并保持Fe與H2OS4反應(yīng)不斷進(jìn)行，放在公共藥品臺上，學(xué)生自行取用）。
②先往兩支FeSO4溶液中滴加氫氧化鈉溶液和KSCN溶液（動作要迅速），觀察與記錄現(xiàn)象。再往兩支FeCl3溶液中滴加氫氧化鈉溶液和KSCN溶液，觀察與記錄現(xiàn)象。
【問題情景1】閱讀課文，結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，思考與討論：
1．利用KSCN溶液，可以根據(jù)什么現(xiàn)象檢驗(yàn)溶液中Fe3+的存在？Fe2+離子遇到KSCN會產(chǎn)生相同的現(xiàn)象嗎？
2．FeSO4溶液滴加KSCN溶液一段時間后，再次觀察溶液的顏色，出現(xiàn)了什么變化？該變化說明了什么？由此你可以得出什么結(jié)論？
3．Fe(OH)2沉淀是什么顏色？為什么往FeSO4溶液中滴加NaOH溶液后生成的沉淀會出現(xiàn)顏色變化？
【師生小結(jié)】
1．含F(xiàn)e3+的溶液遇KSCN溶液變紅，F(xiàn)e2+離子沒有此現(xiàn)象，利用這一反應(yīng)可以檢驗(yàn)Fe3+的存在。
2．含F(xiàn)e2+離子的溶液放置一段時間后，與KSCN溶液會出現(xiàn)紅色，證明生成了Fe3+，由此說明Fe2+溶液容易被空氣中的O2氧化為Fe3+。
3．Fe(OH)2為白色絮狀沉淀，但在空氣中因被氧氣氧化會而迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色的Fe(OH)3沉淀。
【問題情景2】
1．從Fe2+被O2氧化為Fe3+，體現(xiàn)了Fe2+的什么性質(zhì)？除了O2，還有哪些物質(zhì)可以氧化Fe2+？
2．若要實(shí)現(xiàn)從Fe3+轉(zhuǎn)為Fe2+的變化，需要加入什么物質(zhì)？
【學(xué)生實(shí)驗(yàn)2】Fe2+與Fe3+的轉(zhuǎn)化，按照教材P61科學(xué)探究進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察與記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
【問題情景3】結(jié)合實(shí)驗(yàn)探究的現(xiàn)象，思考與討論：
1．Fe3＋與鐵粉充分反應(yīng)后的產(chǎn)物是什么？如何證明？
2．回憶前面有關(guān)Fe2＋的實(shí)驗(yàn)，為什么用Fe與稀硫酸制備FeSO4溶液，并保持鐵過量？
3．實(shí)驗(yàn)中如何判斷Fe3＋已充分反應(yīng)？反應(yīng)不充分對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何影響？
【師生小結(jié)】
1．以鐵粉為還原劑，可以將Fe3+還原為Fe2+，此時溶液與KSCN不變紅，說明溶液中已無Fe3+離子。加入氯水后溶液重新變紅，說明前面反應(yīng)的產(chǎn)物是Fe2+，遇到氯水后重新被氧化為Fe3+。
2．Fe與稀硫酸制備FeSO4溶液，并保持鐵過量，可以防止溶液中的Fe2+被空氣中的O2氧化。
3．往FeCl3溶液中加入鐵粉充分振蕩試管，一段時間后仍有鐵粉過量，說明溶液中已無Fe3+（已充分反應(yīng)）。若反應(yīng)不充分，滴加KSCN后溶液會出現(xiàn)紅色，不能證明Fe3+已被鐵粉還原。
【問題情景3】學(xué)生課后思考與討論
通過學(xué)習(xí)我們指導(dǎo)，F(xiàn)e2+離子和Fe(OH)2中+2價的鐵均易被氧化。根據(jù)所學(xué)的知識，思考：利用FeSO4溶液和NaOH溶液時，如何通過實(shí)驗(yàn)條件的控制，制備較純凈的Fe(OH)2白色沉淀？