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    鐵的氧化物在高中化學(xué)論證式教學(xué)中的研究應(yīng)用

    2018-05-25 15:36:18高小剛
    試題與研究·教學(xué)論壇 2017年36期
    關(guān)鍵詞:三鐵玻璃管試管

    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))

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