資源簡介

深入探究氫氧化亞鐵的制備
使用教材
魯科版必修一第三章第1節鐵的多樣性
實驗器材
燒杯、玻璃棒、量筒、藥匙、注射器、塑料導管、帶橡膠塞20mL玻璃瓶
實驗設計思路或創新點
從本質上認識化學反應出現的現象。利用教材中的實驗觀察白色沉淀有一定的難度，其他改進實驗主要考慮避氧或除氧，很容易使學生有一種錯誤認識，認為灰綠色沉淀物也是被氧化生成的，或者是白色沉淀向紅褐色過渡的顏色，沒有使學生從本質上知其所以然，本實驗同時考慮了試劑選擇、試劑的濃度，滴加順序等因素的影響。
注重自主探究，關注學習過程。從這一實驗的最大吸引點入手，通過解決學生存在的疑問，灰綠色沉淀是什么，在引起學生探究欲望后，通過提供文獻資料支持，由學生自主設計實驗并進行實驗探究，使學生在實驗探究中體會變量控制的重要作用，達到學生實驗能力的進階，充分落實了化學核心素養
實驗原理
Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓
實驗教學目標
基于資料卡片，找出制備氫氧化亞鐵白色沉淀的影響因素，運用變量控制方法設計實驗方案初步探索，提升“科學探究與創新意識”化學學科核心素養。
通過實驗探究活動，促進學生建立實驗目的、實驗證據、實驗結果之間的關系，提升“證據推理與模型認知”化學學科核心素養。
通過實驗探究活動，評價學生：提取陌生信息的能力水平（部分/全部）；選取試劑設計實驗方案的能力水平（選取的試劑不合適/正確選取試劑）；實驗目的、實驗證據、實驗結論之間的推理分析能力水平（三者之間的系統證據推理/局部的證據推理/缺少證據的推理過程）。
實驗教學內容
從避免灰綠色沉淀的產生的角度出發，對氫氧化亞鐵制備的改進方法進行深入探索。
實驗教學過程
發現問題，引發興趣
學生進行教材實驗，體會白色到紅褐色變化中氫氧化亞鐵的還原性。但是發現想長時間觀察到白色沉淀有一定的難度，白色沉淀會迅速變成灰綠色，充分振蕩后，變成紅褐色沉淀。
閱讀資料，拓展思路
資料卡片1：根據調色原理可知，白色和紅褐色的調和色不可能是淺綠色、灰綠色，即灰綠色沉淀不可能是氫氧化亞鐵和氫氧化鐵的混合物。
資料卡片2：現有研究成果表明， Fe(OH)2 沉淀物吸附反應體系中綠色的Fe2+ 是Fe(OH)2 白色沉淀變為灰綠色沉淀的真正原因。
資料卡片3：氧氣的和Fe3+的存在會使形成的Fe(OH)2沉淀不純凈，更容易吸附Fe2+ 而使沉淀顏色變化。
資料卡片4：實驗還發現采用FeCl2 與FeSO4 溶液分別制備Fe(OH)2 沉淀也有所差異，前者得到Fe(OH)2 保持白色的時間更久。
通過閱讀教師提供的文獻資料，拓展思路，回答以下問題：
問題引導1：選擇哪兩種試劑進行反應？
問題引導2：還原性較強的白色氫氧化亞鐵沉淀很容易被氧化成紅褐色氫氧化鐵，灰綠色是怎樣形成的？
問題引導3：影響灰綠色沉淀產生的因素有哪些？
發散思維，設計方案
根據確定的影響因素設計變量控制實驗。
實驗內容 深入探究氫氧化亞鐵的制備
實驗目的
實驗原理 （離子方程式）
試劑選擇
影響因素
實驗方案 實驗現象
實驗結論
通過閱讀資料，學生發現灰綠色出現并不是白色到紅褐色的過渡色，主要原因是由于白色沉淀上吸附了綠色亞鐵離子，結合資料，學生選擇了氯化亞鐵和氫氧化鈉溶液進行實驗，為了減少Fe2+的吸附，學生提出應該盡可能減小Fe2+的濃度，同樣可以采取增大氫氧化鈉溶液濃度的方法實現，另外滴加順序也會影響Fe2+的濃度，因此提出要探究滴加順序、氯化亞鐵濃度、氫氧化鈉濃度等因素的影響，并且對實驗現象進行了預測。
實驗探究，分析驗證
影響因素 實驗操作 實現現象 實驗結論
滴加順序 （FeCl2溶液濃度為0.1 mol/L，NaOH溶液濃度為8mol/L ） 在5mLFeCl2溶液中滴加10mLNaOH溶液 生成白色沉淀懸浮在溶液中，很快上層變成灰綠色，最后變為深綠色 FeCl2溶液中存在大量Fe2+，容易吸附到白色沉淀表面，滴加順序應選擇往NaOH溶液中滴加FeCl2溶液
在10mL NaOH溶液中滴加5mL FeCl2溶液 生成白色沉淀先上浮至液面上層，一段時間后仍為白色并下沉
FeCl2溶液濃度 （在10mL 飽和NaOH溶液中滴加5mL不同濃度的FeCl2溶液） 0.05 mol/L 產生少量白色沉淀 FeCl2濃度越小，越容易制得白色沉淀，但濃度小生成的沉淀少，且結構不緊密，不利于觀察，最終選擇FeCl2濃度為0.1mol/L
0.1 mol/L 產生白色沉淀
0.2mol/L 產生淺灰綠色沉淀
0.4 mol/L 產生灰綠色沉淀且一段時間后沉淀上層變為深綠色
NaOH溶液濃度（在10mL 不同濃度的NaOH溶液中滴加5mL 0.2mol/L的FeCl2溶液） 飽和溶液 產生白色沉淀 氫氧化鈉濃度越大，越容易制得白色沉淀，選擇氫氧化鈉飽和溶液
8mol/L 產生白色沉淀
4 mol/L 產生淺灰綠色沉淀
實驗探究發現，制備氫氧化亞鐵的最佳條件為：在飽和NaOH溶液中滴加0.1mol/L FeCl2溶液。
整體思維，優化實驗
發現問題：由于氫氧化亞鐵的還原性，紅褐色沉淀依然會出現，且實驗中制得的白色沉淀摻雜很少量的灰綠色。
追問：什么原因？有哪些措施可以避免這些問題的出現。
經過查閱資料等，學生總結隔絕氧氣的措施：液封，耗氧，產生其他氣體排除裝置中的氧氣等。
最終優化實驗方案：借助新制FeCl2產生的H2排除裝置中的氧氣，可以清晰的觀察到出白色沉淀產生的過程。
實驗效果評價
鍛煉了學生對陌生信息的提取和處理能力，自主設計實驗方案，并進行實驗探究，深度參與學習過程，深刻體會了實驗條件控制對完成實驗探究活動的作用 。
提升了實驗操作能力、發現問題解決問題的能力以及數據分析能力，不僅落實了學科知識，還充分發揮了探究性實驗的育人功能，培養了學生化學核心素養。
在實驗教學中應該更加注重問題的引導，讓學生自主思考回答，重視學生的探究過程，引導學生深入思考。。
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