研究性学习红砖中氧化铁成分的检验
红砖中氧化铁成分的检验
新课程倡导自主、合作、探究的学习方式,变学生的被动学习为主动学习。而研究性学习综合了这些新的学习方式。为此在化学实验教学中要加强研究性学习活动,用它来改造传统的化学实验教学。以下是《红砖中氧化铁成分的检验》的教学案例。
一、实验探究
实验探究的目的:
3+?运用Fe的检验
方法
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,探究红砖中是否含有氧化铁;?实验条件的控制。
1.提出问题:砖是人们日常生活中常见的物质,同是用粘土烧制的砖,为什么有的是红色有的是青色?红砖中红色的物质是什么?
2.实验假设:请学生提出假设:红砖中红色的物质是什么用什么方法检验?学生思考、讨论认为:粘土中可能含
3+有铁的化合物,在高温加热的过程中转化为氧化铁(红色)。假定红砖中有氧化铁,则氧化铁溶于盐酸转化为Fe,
3+然后利用Fe的检验证明红砖中有氧化铁。
3+3+有学生提出一个新问题:工业盐酸中常常含有Fe,怎样保证Fe不是盐酸中带来的?
3+3.
设计
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实验
方案
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:怎样用实验证明盐酸中没有Fe,而红砖中含有氧化铁?通过分析实验原理,设计出实验方
+3+3+-案(包括实验用品、实验步骤),然后进行交流。?化学反应原理:FeO+6H=2Fe+3HO;Fe+3SCN=Fe(SCN)(红色2323
3+-溶液);Fe3OH=Fe(OH)?(红褐色沉淀)?根据反应原理选择仪器、药品和实验装置。仪器:烧杯、玻璃棒、试管、3
胶头滴管。药品:红砖样品、稀盐酸、KSCN溶液、NaOH溶液。
?设计实验步骤和观察重点:学生主要设计出以下两种方案:
3+方案一:(1)取少量盐酸于试管中,滴加KSCN溶液,若无红色出现,说明盐酸中不含有Fe。
(2)取红砖样品,用稀盐酸溶解,取上层清液2ml于试管中,滴加KSCN溶液,若溶液显红色,证明溶液中有3+Fe,说明红砖中有氧化铁成分。方案二:取红砖样品,用稀盐酸溶解、过滤,取上层清液2ml于试管中,滴加NaOH
3+溶液,若溶液显红褐色沉淀,证明溶液中有Fe,说明红砖中有氧化铁成分。
4.实施实验:学生根据自己设计的实验方案分别实施方案一或方案二(故意给学生准备了未知浓度的盐酸)。实验过程中发现,红砖和盐酸混合后得到的是砖红色的悬浊液,为了尽快得到溶液,有的小组设计了过滤操作,有的小组采取静置的方法。按方案一进行实验时,有的小组实验现象明显,但有的小组溶液只出现浅红色,有的小组溶液几乎无色。按方案二实验时,有的什么沉淀都没有,有的出现了少量白色浑浊,而不是红褐色沉淀。实验现象与学生的预期有较大的差异。
3+5.结论与解释:引导学生分析现象,找到实验成功和失败的原因。方案一溶液显红色,说明Fe的确存在,进而可以说明红砖中有氧化铁。但为什么有的小组实验不成功?学生讨论认为,根据勒夏特列原理,增加反应物的浓度,可以促进化学平衡向生成物方向移动。因此溶液中被检验出的离子浓度必须足够大,这样,加入适当浓度
3+的盐酸后,反应才能显著进行。由于红砖样品没有经过研磨,加的盐酸过多,又没有充分反应,导致溶液中Fe
-浓度过低,还可能和SCN的浓度太低有关。改进实验方案,探索最佳条件:把25个实验小组分成5组进行对照实验。把约20g的红砖研成粉末,放入小烧杯中,分别加入约30ml各种浓度的盐酸,通过过滤的方法取得滤液2ml于试管中,加入0.1mol/L的KSCN溶液2~3滴。观察溶液颜色的变化。可见,选用3mol/L的盐酸溶液现象已比较明显。
3+-方案二中为什么不会产生红褐色沉淀?白色浑浊又是什么?Fe是否与OH生成了Fe(OH)?有的同学认为,也许3
3+是盐酸过量,加入的氢氧化纳溶液浓度过小,没能和Fe反应,于是该用饱和氢氧化纳溶液,结果能得到少量白
2+3+2+色浑浊。至于白色浑浊,学生分析:一般粘土的成分中有Ca、Al、Mg,因此白色浑浊的成分可能是Ca(OH)、2
3+-Al(OH)、Mg(OH)的混合物。若Fe与OH反应生成沉淀,那么在产生白色沉淀的试管中滴加KSCN溶液不显红色,32
3+反之则显红色。实验证明不显红色,说明Fe已转化为Fe(OH)沉淀。致于观察不到红褐色沉淀,是因为产生的3
3+Fe(OH)沉淀量很少,被相对大量的白色沉淀所掩盖。当向该悬浊液加入盐酸,溶液出现红色,进一步说明Fe3
的存在。
6.反思与评价:由于不注意实验条件的控制,方案一可能失败。可以说,探寻、控制实验的最佳条件,是化
2+3+2+3+学实验成功的关键。方案二中当粘土中存在Ca、Al、Mg等干扰离子,且Fe浓度过低时,不宜用NaOH溶液检验。
二、课后探究
在完成了红砖中氧化铁的检验后,有的同学又提出了许多新的问题。我将学生提出的问题进行了归纳整理,让学生自愿参加课后的继续探究。如:口服补铁剂中的铁元素是以怎样的形式存在的?哪些天然食品铁元素含量比较丰富?铁元素是以怎样的形式存在的?人体内的铁元素是不是多多有益?课后探究是课堂探究的延续。课后探究让学生真正领略到研究性学习的乐趣,体验到化学和社会生活的密切关系,激发起学生学习化学的兴趣。