一、实验背景
铁的氢氧化物的制备与性质相关内容出自人教版《高中化学(必修1)》第3章第1节《铁及其化合物》[1],本节旨在帮助学生了解典型含铁元素物质的主要性质及其在生产、生活中的应用。其中,铁的氢氧化物是一类重要的含铁化合物,氢氧化亚铁的制备是《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》中建议开展的实验[2],但相关实验设计一直是教学难点。高中课堂上制备出的氢氧化亚铁往往会迅速变为灰绿色,几乎无法观察到其真实颜色(白色),这成为困扰师生的难题。在上述背景下,本文通过文献调研寻求氢氧化亚铁变色的原因,以此为依据设计氢氧化亚铁的制备实验,使制备出的白色絮状沉淀在一段时间内稳定存在,且能够分阶段演示沉淀转化的全过程(白色→灰绿色→红褐色),有利于实验教学效果的提升。
二、实验原理
三、改进实验材料
四、实验操作
五、实验教学提示
第一,建议教师利用实验创设学习情境,引导学生分别制备Fe(OH)2和Fe(OH)3,观察对应的实验现象,辨识二者的物理性质,唤起学生探究Fe(OH)2颜色变化原因的热情,再借教材中的“思考与讨论”启发其调用已有的氧化还原反应知识,改进制取Fe(OH)2的方法:Fe(OH)2(二价铁)具有还原性,易被空气中的O2氧化,所以在实验室制取Fe(OH)2的关键是排除体系中的O2。
上述教学活动有助于让学生在处理真实问题的过程中完成学习目标—掌握Fe(OH)2(即二价铁)的还原性,体会实验对探究物质性质及其转化的重要作用,并强化证据意识(能基于实验事实提出有依据的假设,进而设计实验方案)。
第二,铁及其化合物主要包括单质、氧化物、氢氧化物、铁盐和亚铁盐,教师可以帮助学生在含铁元素物质性质的学习中逐步完善各物质之间的转化关系,绘制“物质类别-Fe元素化合价”图像(见图3)。
实践证明,该图像既可构建出结构化的铁及其化合物知识体系,有益于克服无机元素化合物学习中知识零散的弊端,又能凸显出研究物质性质的两个基本角度—物质类别和元素价态,并指明分析物质性质、运用物质性质实现物质转化并解决实际问题的途径。此举有助于让实验活动所承载的核心知识(铁及其化合物的性质和有关反应)与思路方法(建立无机物性质研究的角度和思路)得到同步落实,促成由知识向素养的过渡。
参考文献
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[2] 教育部.普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)[S].北京:人民教育出版社,2020:14-17.
[3] 严宣申,王长富.普通无机化学[M].北京:北京大学出版社,1987:348.
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[5] 李俊生,胡志刚.对氢氧化铁亚铁制备的几个疑难问题的研究[J].化学教学,2011(11):67-70.
[6] 朱成东,马善恒,熊言林.运用手持技术探究氢氧化亚铁难以制备的原因[J].化学教育,2017(13):75-77.
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[10] 陈杨展,吴双,蔡双莲.氢氧化亚铁制备实验中减缓氧化的一种简便方法[J].化学教育,2017(11):61-63.
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