鐵的氧化物在高中化學(xué)論證式教學(xué)中的研究應(yīng)用

高小剛

中國(guó)傳統(tǒng)教育是教師向?qū)W生講授知識(shí)，但是化學(xué)是一門探究科學(xué)的學(xué)科，不僅僅要從理論上收獲知識(shí)還要從學(xué)生的動(dòng)手能力以及發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題的能力入手。因此，我們要打破過(guò)去那種“滿堂灌”的教學(xué)模式，在平時(shí)的教學(xué)中，積極主動(dòng)的引入“論證”模式，讓學(xué)生充分參與進(jìn)來(lái)，改被動(dòng)為主動(dòng)，體驗(yàn)“發(fā)現(xiàn)并提出問(wèn)題——做論證方案——反復(fù)試驗(yàn)論證——形成結(jié)論”這樣一個(gè)流程。

本文以“鐵的氧化物”為例，來(lái)說(shuō)明論證式教學(xué)內(nèi)在的含義和授課流程，詳細(xì)地闡明怎么”從材料中獲得問(wèn)題，再使問(wèn)題獲得解決”的教學(xué)流程，幫助師生體驗(yàn)該方法的使用，從而領(lǐng)悟論證式教學(xué)策略的意義。

一、“鐵被氧化的產(chǎn)物”的論證式教學(xué)

1.導(dǎo)入課題

鐵是日常生活中應(yīng)用廣泛的一種金屬，在地殼中含量豐富，不但分布廣泛，而且性質(zhì)很活潑，常常與其他元素結(jié)合，形成穩(wěn)定的化合物，又以氧化物最為常見(jiàn)。如Fe3O4、Fe2O3、Fe2O3·3H2O，還有FeCO3、FeS2、FeTiO3等。土壤中也含鐵1%～6%。

2.展示材料，提出主張

教師提出：什么條件下鐵會(huì)被氧化呢？其氧化的產(chǎn)物是否唯一？

老師提供氧化的相關(guān)知識(shí)：廣義來(lái)講，物質(zhì)失電子的過(guò)程就是被氧化的過(guò)程，簡(jiǎn)稱氧化反應(yīng)。狹義上，它只指物質(zhì)與氧的結(jié)合。

3.啟發(fā)學(xué)生思考，并鼓勵(lì)提出質(zhì)疑

引發(fā)學(xué)生思考：鐵在元素周期表中的位置及其特性是什么？

教師展示材料：教師展示材料：鐵是比較活潑的金屬，是周期表中過(guò)渡區(qū)的元素，其化合價(jià)具有可變性。單質(zhì)鐵化學(xué)性質(zhì)比較活潑，在化學(xué)反應(yīng)中只能失去電子，化合價(jià)上升，做還原劑。鐵的最高價(jià)態(tài)是+6價(jià)，只能體現(xiàn)氧化性，而+2、+3價(jià)是中間價(jià)態(tài)，理論上可以表現(xiàn)還原性也可表現(xiàn)氧化性，并且在置換反應(yīng)中始終顯+2價(jià)。

學(xué)生針對(duì)鐵在元素周期的位置和特性進(jìn)行討論并提出質(zhì)疑：鐵可以被氧化，并且其氧化物的產(chǎn)物是不唯一的。

4.實(shí)施實(shí)驗(yàn)，論證主張

實(shí)驗(yàn)一：鐵在常溫中氧化產(chǎn)物的成分分析

實(shí)驗(yàn)室迅速產(chǎn)生鐵銹：玻璃管裝滿飽和鹽水（玻璃管中事先固定三片鐵絲網(wǎng)），3分鐘后先打開(kāi)止水夾A，再打開(kāi)止水夾B，清理玻璃管中的鹽水，然后把玻璃管固定在鐵架臺(tái)上，讓止水夾B下端伸入到盛有紅墨水的燒杯中，大約6分鐘就可觀察到紅墨水緩慢上升，在大約50分鐘內(nèi)，很明顯，絲網(wǎng)表面有紅棕色固體（通常稱為鐵銹）生成。并將該固體從鐵絲網(wǎng)刮取下來(lái)，并對(duì)其成分進(jìn)行分析。

驗(yàn)證產(chǎn)物成分：取少量紅褐色固體產(chǎn)物，滴加鹽酸，并迅速加入2滴KSCN溶液。

現(xiàn)象：固體逐漸溶解，并且溶液變?yōu)檠t色。

驗(yàn)證結(jié)果：鐵在常溫中氧化生成鐵銹，其成分為三氧化二鐵。

實(shí)驗(yàn)二：燃燒鐵生成產(chǎn)物分析

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：使用坩堝鉗夾住事先擰成環(huán)狀的細(xì)鐵絲的一端，伸入到無(wú)水乙醇中，過(guò)了一會(huì)兒，把它拿出來(lái)，馬上在酒精燈上點(diǎn)燃，然后迅速把它伸進(jìn)裝滿氧氣的集氣里（氧氣瓶底部要有少量水）。

觀察現(xiàn)象：鐵絲劇烈燃燒，并且火星四射，同時(shí)釋放熱量產(chǎn)生黑色固體物質(zhì)。

驗(yàn)證黑色固體物質(zhì)：取兩支試管，在一支試管中加入少許稀鹽酸，滴入幾滴KSCN溶液，把少量黑色固體產(chǎn)物加入試管中，振蕩，發(fā)現(xiàn)溶液立刻變紅，則證明有Fe3+，在另一支試管中加入酸性高錳酸鉀溶液，也即可褪色，則證明有Fe2+，進(jìn)而說(shuō)明原試樣中含有四氧化三鐵。

驗(yàn)證結(jié)果：鐵在空氣中燃燒會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，并生成四氧化三鐵。

實(shí)驗(yàn)三：生鐵水與氧氣反應(yīng)產(chǎn)物分析

試驗(yàn)操作：鐵水與氧反應(yīng)生成氧化鐵。但是在實(shí)驗(yàn)室中可以在隔絕空氣條件下加熱草酸亞鐵得到相同產(chǎn)物。

觀察現(xiàn)象：有黑色粉末產(chǎn)物生成。

驗(yàn)證產(chǎn)物：先用過(guò)量稀硫酸溶解黑色粉末，使其轉(zhuǎn)化成溶液；取兩支試管，分別加入5mL溶液和幾滴KSCN溶液，在一支試管中未發(fā)現(xiàn)血紅色，說(shuō)明沒(méi)有Fe3+；另外一支試管中再加入幾滴H2O2，呈現(xiàn)血紅色，有Fe3+，這就證明原溶液中有Fe2+。因此，該黑色粉末是氧化亞鐵。

結(jié)論：生鐵水與氧氣反應(yīng)會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，并生成氧化亞鐵。

實(shí)驗(yàn)四：鐵與濃硫酸常溫下發(fā)生鈍化反應(yīng)產(chǎn)物分析

學(xué)習(xí)材料：鈍化，由于介質(zhì)結(jié)構(gòu)致密而形成的腐蝕產(chǎn)物，形成一層薄膜（通常是看不見(jiàn)的）并緊密地覆蓋金屬表面，改變金屬的表面狀態(tài)，這層薄膜就叫鈍化膜。

實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象：將過(guò)量鐵絲放入試管，將濃硫酸倒入試管，由于鈍化作用鐵表面生成黑色固體產(chǎn)物，由實(shí)驗(yàn)二知該黑色固體為四氧化三鐵。如果加熱試管鐵以及其鈍化后的產(chǎn)物將溶于濃硫酸，并產(chǎn)生氣體。氣體通入品紅溶液，發(fā)現(xiàn)溶液褪色，但溶液加熱后會(huì)恢復(fù)原來(lái)的顏色。由此證明該氣體為二氧化硫。

結(jié)論：鐵和濃硫酸在常溫下的反應(yīng)將被鈍化，鈍化產(chǎn)物是四氧化三鐵。

二、小結(jié)

論證式教學(xué)是以論據(jù)為核心的教學(xué)方式，是一種注重“理性”的教學(xué)模式。本課教師給學(xué)生提供理由和論據(jù)的方式啟發(fā)學(xué)生開(kāi)動(dòng)大腦思考，引導(dǎo)其對(duì)已提出主張的質(zhì)疑和辯駁，從而捍衛(wèi)或反駁某個(gè)觀點(diǎn)。最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)方式來(lái)驗(yàn)證主張和疑點(diǎn)，從而使學(xué)生從科學(xué)實(shí)驗(yàn)出發(fā)，鍛煉其對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，從而提高了學(xué)生化學(xué)學(xué)科的素養(yǎng)。

（作者單位：廣東省惠東縣惠東高級(jí)中學(xué)）