《氢氧化亚铁的制备》教学流程图及设计思路

1实验探究：氢氧化亚铁的制备一、教学流程图引课，归纳性质→用化工词典中对氢氧化亚铁的说明引入，可归纳出氢氧化亚铁的物理性质、化学性质、制备原理↓引发疑问→用常规方法制备不能得到白色沉淀，从矛盾中提出问题↓分析问题→从Fe(OH)2本身的性质和其它外界因素分析问题产生的原因，并理论分析有哪些解决方法↓展示并分析设计图（解决问题）→①展示较好的学生设计图并指出亮点所在②同步进行实验验证并分析结果↓知识升华→分析较复杂的设计图加深对知识的理解↓小结→归纳内容，找出核心问题二、设计思路1、从化工词典中对氢氧化亚铁的说明开始引课，使学生对氢氧化亚铁有一个概括性的认识，并认识工具书的使用在学习中的重要意义。化工词典中对氢氧化亚铁的说明如下：氢氧化亚铁（ferroushydroxide）分子式：Fe(OH)2性质：白色固体（隔绝空气条件下）。密度3.40g/cm3。极易被空气中的氧氧化为棕红色的氢氧化铁。强还原剂。不溶于水。溶于酸，略溶于强碱。在200℃铂存在下，可还原水、硝酸等。由铁（II）盐在隔绝空气条件下与碱反应制得。可用作还原剂。通过上述说明，学生可以归纳出氢氧化亚铁的物理性质、化学性质和制备原理，培养了学生阅读材料和分析归纳的能力。2、利用学生自己归纳的原理，用常规方法制备氢氧化亚铁。实验后没有得到预期的白色沉淀，从而引发疑问，激发学生探索的兴趣。3、利用已知的氢氧化亚铁的化学性质分析出现问题的可能原因，并联系已有的2知识和经验进行初步解决。4、综合上面的分析，展示学生的设计图并指出亮点所在，该组同学同步进行实验验证。①下图亮点：选择了生活中常见的仪器，操作非常简单，密封性好。②下图亮点：该装置中的滴管的使用不符合常规，但能够防止空气进入。装置简单，操作简便③下图亮点：由于溶液中通常会有极少量的溶解氧，换一个角度思考，改用固体。④下图亮点：该装置利用Fe与稀硫酸反应产生的H2排除了装置中氧气。装置密封性比较好。⑤下图亮点：半透膜防止了黑色铁粉对观察白色沉淀的影响，而不影响FeSO43的通过。6、分析2003年全国高考题理综卷中的一个氢氧化亚铁制备装置，考察学生对这部分内容的掌握情况。该装置的难点在于用物理原理（压强）解决化学问题，综合性强。7、归纳总结:制备氢氧化亚铁的关键所在——防止氧化，培养学生的归纳分析能力。氢氧化亚铁制备教学设计教学目标知识与技能目标1、掌握Fe（OH）2的性质，Fe（OH）2与Fe（OH）3的关系，以及制取Fe（OH）2的最佳方法。2、掌握防止物质被氧化的措施。过程与方法目标1、提高实验设计、实验操作能力；2、提高运用所学知识解决实际问题的能力；3、提高科学探究的能力；4、增强知识迁移的能力与口头表达能力。情感态度与价值观目标1、培养实事求是的科学世界观和严谨求实的学习态度；2、学会自主学习，养成终身学习的习惯教学重点41、制备氢氧化亚铁的改进方案。2、熟练掌握氢氧化亚铁的化学性质。教学难点分析推断能力的培养教具准备1、实验仪器：试管、橡胶塞、胶头滴管、酒精灯、试管夹、药匙2、实验药品：氢氧化钠溶液、还原铁粉、稀硫酸、新制的硫酸亚铁溶液、氯化铁溶液、苯3、多媒体、投影仪教学过程[展示图片、讲述]观察血红蛋白图片，它的作用是吞吐携带氧气，其中组成的一个重要的部分是二价铁离子。提示一下三价铁离子叫高铁血红蛋白，不具有携带氧气的作用，市场上销售的各种各样的补血剂实际上是补充亚铁的。[讲述]铁及其化合物在生活中被广泛应用，下面我们一起来探讨铁的重要化合物的性质。[板书]§3-2几种重要的金属化合物三、铁的重要化合物[追问]你知道铁的哪些化合物？[思考、回答]FeO、FeSO4、Fe2O3、Fe(OH)3、Fe(OH)2、FeCl3[过渡、提问]铁的化合物品种众多，分类研究更为便利。下列含铁元素物质如何分类：FeO、FeSO4、Fe2O3、Fe(OH)3、Fe(OH)2、FeCl3。[学生]氧化物：FeO、Fe2O3氢氧化物：Fe(OH)3、Fe(OH)2盐：FeCl3、FeSO4[教师]铁的常见氢氧化物主要有两种：Fe（OH）2和Fe（OH）3，它们都是难溶于水的物质。在实验室这两种物质是如何制取的呢？[板书]（一）铁的氢氧化物1、氢氧化铁的制取［复习回顾］初中课本氢氧化铜的制取CuSO4+2NaOH=Na2SO4+Cu(OH)2↓Cu2++2OH—=Cu(OH)2↓[学生分组实验]设计实验制取氢氧化铁【Fe(OH)3】。［实验探究１］在试管里注入少量FeCl3溶液，再逐滴滴入NaOH溶液．观察发生现象。［学生汇报实验结果］用FeCl3溶液和NaOH溶液制取Fe（OH）3，出现红褐色絮状沉淀，此沉淀就是Fe（OH）3，说明Fe（OH）3是红褐色的。5[设疑]氢氧化亚铁[Fe（OH）2]是铁的另一种重要的氢氧化物，它是怎么制取的呢？选取你们前面的实验仪器和药品来制取Fe（OH）2，说出它的颜色。[板书]２、氢氧化亚铁的制取（1）常规方法[学生活动]设计实验，制取氢氧化亚铁。[实验探究2、学生分组实验][投影]常规制备方法及现象：所用试剂：可溶性亚铁盐溶液和可溶性碱溶液反应原理：Fe2++2OH—=Fe(OH)2↓操作方法：[学生1]用新制的FeSO4溶液和NaOH溶液混合制取Fe（OH）2，出现灰绿色絮状沉淀，说明Fe（OH）2是灰绿色的。[学生2]我有不同意见，我在制取Fe（OH）2时先看到了白色絮状沉淀，Fe（OH）2应该是白色的。[投影]观察现象：只有瞬间的白色，几乎分辨不出白色沉淀中夹杂着灰绿色很快转变成灰绿色振荡后灰绿色变深试管壁上甚至出现了红褐色物质[教师]同学们不要争论，现在请大家来看老师在实验室制取并密封保存好的Fe（OH）2和Fe（OH）3的样品。[图片展示]已制好并密封保存的Fe（OH）2和Fe（OH）3样品。[结论]Fe（OH）2样品是白色的，Fe（OH）3样品红褐色的。[教师引导]那为什么我们实验中得到的Fe（OH）2是灰绿色物质，依据我们所学的知识，用Fe2++2OH-==Fe（OH）2应该是没错的。同学们的实验结果与事实不附，说明肯定是哪里有问题，可能是药品有问题，也可能是实验过程有问题。我们的实验为何不成功呢？[学生讨论]因为Fe2+易被氧化，所以Fe（OH）2不稳定，在空气中容易被氧化。[教师]回答的非常好，正是由于Fe（OH）2不稳定，在空气中很容易被氧化而生成Fe（OH）3而呈现灰绿色，灰绿色物质是由Fe（OH）2和Fe（OH）3以一定比例混和的特殊物质，过一段时间，Fe（OH）2完全被氧化为Fe（OH）3时，我们就会看到红褐色物质出现。[投影]用常规方法得不到白色沉淀的原因分析：①Fe(OH)2很不稳定，极易被氧化，Fe(OH)2具有很强的还原性。64Fe（OH）2+O2+2H2O==4Fe（OH）3②溶液中可能有少量的Fe3+。[教师引导]既然Fe（OH）2这么容易被氧化，那我们又可以通过什么方法制取纯净的Fe（OH）2呢？[学生讨论、投影]制备氢氧化亚铁的关键：需要创造的条件——无Fe3+的环境；无O2的环境可以采取的措施——①排除溶液中的Fe3+→加铁粉②避免与空气接触→反常规操作、油封、滴管的使用、试剂瓶装满等。[设疑]请同学们用你前面的仪器和药品设计一个制取纯Fe（OH）2的实验。[板书]（2）改进方案[学生活动]实验探究过程学生六人一组进行讨论实验设计方案。[投影]参考方案如下：第一种：在试管中加入新制的FeSO4溶液，先加入一些还原铁粉，再加入NaOH溶液。第二种：在试管中加入少量铁粉，再加入稀硫酸溶液，等反应完全后，再加入NaOH溶液，然后用塞子把试管口塞住。第三种：在试管中加入少量铁粉，再加入稀硫酸溶液，再加入油层隔绝空气。将装有NaOH溶液的滴管插到溶液底部。[学生活动]分组实验（学生自行选择其中一种方案进行实验）[实验结果]三个实验都不能制取出白色沉淀，都出现灰绿色物质。[教师分析]实验失败了，我们在实验时忽略了什么？必须注意什么？[学生讨论]刚才实验时有O2存在，影响了实验结果。[教师设疑]我们在实验时如何才能消除O2的影响？[学生]隔绝空气，并设计成一个相对密闭的实验体系。[教师引导]在刚才设计第二种实验方案的同学已经想到了要形成一密封系统，但由于在铁与稀硫酸反应完全后再加氢氧化钠时有空气进去。而第三种方案中为什么也会观测不到白色沉淀呢?[学生讨论分析]稀硫酸溶液和氢氧化钠溶液中溶解有氧气没有除去。[教师引导]如何完全消除O2的影响？[学生]分组进行讨论再次设计实验方案。[教师引导]为了组成一个相对密闭的体系，切实消除O2的影响，我们必须要对稀H2SO4溶液和NaOH溶液加热，去除其中的溶解O2，并且要用适当的方法加入氢氧化钠溶液，而不能带入空气。下面请同学们再行设计更佳的实验方案进行实验。[学生设计方案、投影]71、将适量铁粉放入大试管中,加入稀硫酸约占试管容积的1/4微热,以加快反应并驱赶溶解的氧气。再立即往溶液中加入一些苯进行油封。2、将加入氢氧化钠溶液的试管在酒精灯上煮沸2-3分钟,以赶走溶解的氧气,加少量苯密封。待碱液冷却。3、将滴管伸入苯层下边的FeSO4溶液中，吸取FeSO4溶液。4、将吸有FeSO4溶液的滴管插入NaOH溶液中，缓缓挤出FeSO4溶液。[学生]分组实验[实验结果]得到白色沉淀，并没有变成灰绿色。[观看视频]氢氧化亚铁的制备。[教师]要求学生总结：要做成功此实验必须注意什么？[学生总结]1、确保硫酸亚铁溶液中不含铁离子，可以加入略微过量的还原铁粉控制。2、控制硫酸亚铁溶液和氢氧化钠溶液中溶解的氧气。3、整个实验过程应该减少氧气的影响，使整个过程最好能在相对密闭的体系中进行。某学生设计了一个制取氢氧化亚铁的最佳实验方案，实验装置见图,请分析实验过程：（1）在B试管中加入NaOH溶液后加热煮沸l－2分钟立即加入2mL液体石蜡，该操作目的是______________________________________。（2）在具支试管A中加入稀H2SO4溶液和略微过量的铁粉，分析为什么铁粉过量_________________________。（3）连接好导管，同时打开活栓，当铁粉与稀硫酸反应平稳时，关闭活栓，这时看到A试管中_____________________现象，原因是___________________。B试管中现象为___________________________________。（4）如B中产生的氢氧化亚铁遇空气，发生变化的化学方程式为________。8以铁做阳极，石墨棒做阴极，电解液可以是NaCl溶液、NaOH溶液等。U形管中加入植物油的目的是隔绝空气。电解一段时间后可以看到U形管中有白色Fe(OH)2沉淀生成，此时将电源反接，则会看到白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变成红褐色。方案Ⅰ：装置如图1所示。在试管中加入适量的5%FeSO4溶液，并覆盖一层苯，再用长滴管注入不含O2的1mol·L－1NaOH溶液。由于苯的______作用，防止生成的Fe(OH)2被氧化，因而可较长时间观察到白色Fe(OH)2沉淀。方案Ⅱ：装置如图8－2所示。实验时，先打开活塞K，再将分液漏斗的旋塞打开，稀H2SO4与铁粉作用，用产生的H2排出装置中的空气；然后关闭K，使生成的H2将试管中的FeSO4溶液压入NaOH溶液中，则可较长时间观察到生成的白色Fe(OH)2沉淀。若拔去广口瓶上的橡皮塞，则白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。方案Ⅲ：装置如图8－3所示。