高中化学人教版高中必修1第三章金属及其化合物-教案：氢氧化亚铁的制备

1、氢氧化亚铁的制备教学设计李雪 【教材分析】元素化合物相关知识在高中化学必修一中占据了半壁江山，也是中学生依照分类思想系统构建化学物质体系的重要组成部分。本课题内容选自化学新课标人教版必修一第三章第二节几种重要的金属化合物，作为变价金属典型代表，其化合物种类较多，容易开展实验并且现象明显。本节内容涉及多种化学学科思维方法，包括元素观、分类观、转化观等，也是氧化还原知识的进一步应用，有助于学生更好地掌握元素化合物学习方法。【学情分析】在知识层面，学生已经掌握了关于物质分类、氧化还原反应以及物质间相互转化等基本内容，对于铁及其化合物的相关物理性质、化学性质以及用途等也有一定了解；但是，学生对于分类思

2、想和氧化还原知识的运用意识不够，对于铁的化合物知识的了解还未成体系，特别是实验探究能力还有待发展。【学习目标】1、理解铁的氢氧化物的制备原理，掌握氢氧化亚铁沉淀制备方法；2、通过对氢氧化亚铁制备改进实验的设计与实施，锻炼观察能力、思维分析能力以及实验操作能力；3、体验并初步学会一般科学探究方法，提升科学素养及化学学习兴趣。【学习重点】氢氧化亚铁沉淀制备原理及实验改进方案【学习难点】氢氧化亚铁沉淀制备实验的改进【教学方法】讲授法、讨论法、演示法、实验法【教学设计思路】整堂课以氢氧化亚铁的制备为中心，围绕“如何制备出氢氧化亚铁沉淀并长时间保持白色”展开科学探究及应用；在掌握知识的同时，培养学生实验

3、探究与创新意识、证据推理与模型认知等化学学科核心素养。教学设计思路如图1所示。学习材料问题驱动学生活动设计意图赤铁矿、磁铁矿、补铁剂等含铁化合物图片怎样对这些物质进行分类按照化合价和物质所属类别等不同角度分巩固物质分类方法应用，体会变价金属Fe红褐色氢氧化铁的制备原理及操作如何制备氢氧化亚铁实验体会氢氧化亚铁的制备并观察现象试错，为后面实验改进做铺垫资料卡片提供Fe(OH)2的颜色等性质如何制备出白色氢氧化亚铁小组讨论改进方案，并进行实验验证体会科学探究过程，分析与实践成功与失败成果展示、分析装置改进的关键？回顾整个实验改进过程体会并学习科学探究的一般方法进阶版改进装置分析解构复杂的实验改进装

4、置，深刻掌握原理知识的巩固、提升、运用图1 教学设计思路【教学过程】（1）情景引入【问题】地壳中含量最多的金属元素是什么？【学习素材】呈现一组含铁元素的物质的图片，主要有铁粉、补铁剂（Fe2+）、磁铁矿（Fe3O4）、赤铁矿(Fe2O3)、铁的氢氧化物、FeSO4固体等。【问题】这些都是大家所熟悉的含铁元素的物质，我们知道通常可以用分类的思想来对物质进行研究；如何将这些物质按照不同标准进行分类？【学生活动】分析后认为可以通过单质、氧化物、盐、碱来对这些物质进行分类；也可以依据铁元素化合价的不同来进行分类等等。【教师活动】介绍以物质类别为横坐标，铁元素化合价为纵坐标的二维分类图。如图2所示。图2

5、 铁的化合物【教师言语】第三章关于铁元素的学习就是按照铁单质、铁的氧化物、铁的氢氧化物、铁盐和亚铁盐展开；今天正式进入铁的氢氧化物的学习。（2）活动一 实验体会Fe(OH)2的制备【问题】如何制备出氢氧化铁沉淀？【学生活动】写出原理Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3【教师活动】演示氢氧化铁沉淀的制备操作，强调操作的规范性：试管垂直悬空于试管上方，逐滴滴加溶液进行反应。【问题】如何制备出氢氧化亚铁沉淀？【学生活动】取2mLFeSO4溶液于小试管中，使用胶头滴管向其中逐滴加入NaOH溶液，观察现象。【教师活动】拍摄学生做出的灰绿色沉淀进行展示，询问学生Fe(OH)2是什么颜色？随即呈现资料

6、卡片：Fe(OH)2是一种白色絮状沉淀。提醒学生震荡试管，再次观察沉淀的颜色，发现颜色在继续变深。接着展示课前制备的氢氧化亚铁的试管，发现沉淀已经变为红褐色。【问题】如何描述该实验现象？【小结】白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色。【学生活动】尝试写出对应化学反应方程式：4Fe(OH)2+O2+2H2O = 4Fe(OH)3（3）活动二 探究Fe(OH)2制备的改进方案【问题】是什么导致白色Fe(OH)2沉淀不能稳定存在，最终变为红褐色的Fe(OH)3？如何才能制备出氢氧化亚铁沉淀并让其长时间保持白色？【学生活动】思考并回答问题。【小结】氧气的存在让氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁，需要隔绝O2才

7、能制得白色氢氧化亚铁沉淀，可以采用油封、煮沸蒸馏水、现用现配等方式。【教师活动】提示学生长滴管的用途可能比较特殊，用途可能有所不同。【实验药品和仪器】FeSO4溶液，铁粉，稀硫酸， NaOH(aq) ，植物油，烧杯，小试管，胶头滴管，长滴管，药匙，酒精灯，石棉网，三脚架【学生活动】自习首先尝试画出制备Fe(OH)2的改进装置图，接着小组内讨论，最终形成组内的统一改进方案。【教师活动】邀请学生两位学生上台分享其各自小组的改进方案，不予评价，提醒学生可根据上台展示的两位同学的观点进行修订本组的方案，然后进行实验。【学生活动】按照本组最终确定的实验方案进行实验，验证是否能够得到Fe(OH)2沉淀并长

8、时间保持白色。【教师活动】观察学生实验过程与结果，选取几组有代表性的实验成果（失败&成功）进行展示，并邀请对应小组成员分享其成功或失败的经验。最后，引导学生得出结论：本实验成功的关键在于隔绝氧气。【问题】刚才制备出的白色沉淀又开始变色了，还有哪儿有改进的空间？换成生活中的哪种常见装置可以解决这个问题？【学生活动】思考并回答：试管内部原有的氧气会影响，换成注射器更好。【教师言语】实验装置的改进还有许多空间，但有进步就是成功。【方法总结】刚才一系列活动其实就是一个科学探究过程，它并不神秘。进行科学探究的一般方法：首先是去观察并发现问题，接着分析问题，设计实验并验证，在反思和总结过程中还可以进一步调

9、整实验方案，再次进行实践验证。（3）活动三 认识其他Fe(OH)2制备的改进装置图3 装置1【教师言语】刚才我们一起完成了实验的改进工作，要不要看看别人是怎么设计的改进装置？【装置1】此装置的工作原理是什么？实验时，先使H2SO4与铁粉反应一会儿，再滴加NaOH溶液的原因是什么？【学生活动】思考并回答：产生的氢气排尽装置内的空气，从而起到隔绝氧气的作用。【装置2】在此装置中用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4来制备Fe(OH)2。图4 装置2（1）为制得白色Fe(OH)2沉淀，加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是：反应一段时间后，在试管B出口处收集检验H2纯度，当H2纯净后，关闭止水夹。（2）用此装置制备Fe(OH)2沉淀的原理是什么？关闭止水夹一段时间后，A试管中压强增大，使生成的FeSO4沿导管进入B试管中，生成Fe(OH)2沉淀。（3）这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是？生成的H2排尽了装置内的空气，避免Fe(OH)2快速被氧化成Fe(OH)3【学生活动】先独立思考装置2的相关问题，再小组内进行讨论，最后一位同学作为代表上台展示自己小组的见解。【教师活动】提醒学生进行规范作答的必要性