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刊名: 教育研究
主办: 中国教育科学研究院
周期: 月刊
出版地:北京市
语种: 中文;
开本: 大16开
ISSN: 1002-5731
CN: 11-1281/G4
邮发代号: 2-277

历史沿革:
专题名称:教育理论与教育管理
期刊荣誉:社科双效期刊;国家新闻出版总署收录;中国期刊网核心源刊;CSSCI 中文社会科学引文索引来源期刊;北京大学《中文核心期刊要目总览》来源期刊;
创刊时间:1979

 把课堂上的“意外”转化为探究的素材

【作者】 刘效平

【机构】 甘肃省临洮中学

【摘要】化学实验课上“意外”的发生是难以避免的,但“意外”发生之后,教师如何让这难得的“意外”转化为学生学习化学的兴趣,开展研究性学习的素材,如何积极引导学生思考、交流、设计、探索、总结,是新课程理念对化学教师的新要求。本文对Fe2+检验引发“意外”之后,教师和学生的探究做了全面总结。
【关键词】化学 意外 设计 探究 收获
【正文】无论从教多久的教师,都会有这样的经历:有时精心准备的一节课,在上课过程中,难免会出现一些“意外”,而化学实验课中的“意外”更是不可避免的。但教师能否以新课程的教学理念,因势利导,用这难得的“意外”现象激发学生的“好奇心”与求知欲,培养学生的探究能力和科学品质,彰显一个化学教师的专业素养和教学基本功。笔者在讲授化学必修一第三章金属及其重要化合物一章的第三节几种重要的金属化合物一节中的铁及其重要化合物时,就曾遭遇了几次“意外的发生”。
  一、 第一次“意外”的发生
  我将本节课设计的是一节实验探究课。创设了教学情景后,我用多媒体展示了要探究的几个实验和思考的问题,讲解了实验的注意事项后,学生们分组实验。而在做完给FeCl3溶液加Fe粉,取澄清溶液滴加了KSCN溶液,溶液未变红,再滴加Cl2水时,由于两个小组的同学没有按要求逐滴加入,结果出现的红色很快消失,得到了黄色溶液。这一“意外”引起了小组同学的极大兴趣,要我解释为什么?我一冷静,没有告诉结果,而将该结果展示给全班同学,让大家帮助该小组同学寻找原因。同学们立刻展开了寻找答案的讨论。同学们提出的猜想五花八门,主要有:
  1. Cl2水有颜色,将红色物质氧化了,过量的Cl2水使溶液显黄色。
  2. 滴加的Cl2水过量了,将红色物质氧化生成了Fe3+而显黄色。
  3. 滴加的Cl2水过量了,将红色物质氧化生成了其它显黄色的物质。
  二、实验探究一
  为了验证同学们的猜想,我引导学生讨论并选择了无色的氧化剂,设计了如下方案:
  方案一、给FeCl2和KSCN混合溶液中滴加H2O2至过量。
  方案二、给KSCN溶液中滴加H2O2至过量。
  实验结果为:观察到一溶液接触处先变红,但立即变黄色。观察到溶液二不变色。
  三、 结果一分析
  给FeCl2和KSCN混合溶液中滴加H2O2至过量,溶液先变红,说明H2O2先将Fe2+氧化为Fe3+,Fe3+与SCN-反应生成了红色物质,但红色褪去生成黄色溶液,既可能是H2O2将红色物质氧化生成了Fe3+而显黄色,也可能是H2O2将 SCN-(nSCN-+ Fe3+Fe(SCN) n(3-n)+)氧化生成了黄色物质。给KSCN溶液中滴加H2O2至过量,溶液不变黄色,说明出现的黄色物质并非H2O2氧化SCN-而生成。综合一、二得出,H2O2将红色物质氧化,释放了Fe3+而显黄色,从而证明该小组同学是将Cl2水滴加过量了,将红色物质氧化,释放了Fe3+而最终显黄色。
  四、 第二次“意外”的发生
  我正在为“圆满”解决了问题而松一口气时,有一同学举手提出问题:“如果将方案一中的H2O2改HNO3、KMnO4等氧化剂时,结果又会怎样呢?”此时,我认识到了问题的“严重性”,我做了“圆场”:“同学们善于动脑,善于探究的精神很好,但鉴于时间有限,不能在本节课上解决,请同学们就以上问题,课后进一步讨论,查阅资料,了解相关物质的性质,以小组为单位,设计探究方案,两天后交课代表,课代表集中交给我,在下次课外活动课上选择好的设计进一步探究。”
  五、 实验探究二
  各小组在课后设计了丰富多彩的方案,鉴于实验条件的限制,我选择并修改得到如下方案,供同学们在课外实验活动课上探究,
  方案一、向Fe(SCN) n(3-n)+的红色溶液中滴加酸性KMnO4溶液至过量,再滴加BaCl2溶液,浸出上层清液,加HCl溶液。
  方案二、向Fe(SCN) n(3-n)+的红色溶液中滴加Br2水。
  方案三、向KSCN溶液中滴加I2水。
  方案四、向KSCN溶液中滴加浓HNO3, 再滴加BaCl2溶液,浸出上层清液,加HCl溶液。
  实验结果为:溶液一由红色变为橙红色,最后变为黄色,再滴加BaCl2溶液,出现了白色沉淀,浸出上层清液,加HCl溶液,白色沉淀不溶解;溶液二由红色变为黄色;溶液三不变色;溶液四由红色变橙色,溶液温度升高,有少量红棕色气体放出,等待一会儿,反应突然加剧,放出大量红棕色气体,反应后溶液呈浅绿色,再滴加BaCl2溶液,出现了白色沉淀,浸出上层清液,加HCl溶液,白色沉淀不溶解。
  六、 结果二分析
  1、 氧化剂酸性KMnO4溶液、浓HNO3、Cl2水、Br2水、 H2O2均能将Fe(SCN) n(3-n)+或SCN-氧化,而I2水不能。说明SCN-有还原性,且比I-的弱。
  2、 反应后溶液中加BaCl2溶液,得到了不溶于HCl的白色沉淀,说明反应后有SO42-生成,为了写出离子方程式,引导学生写SCN-的电子式为:      或
以上结构表明,C均为+4价,与氧化剂反应后的产物中肯定有CO2生成,S、N为-2、-3价,据现象判断化合价均升高,得出离子反应方程式为:
5SCN- + 16 MnO4- + 38H+ = 5SO42- + 5CO2↑+16Mn2++ 19H2O + 5NO3-
SCN- + 14 H+ + 15 NO3- = SO42- + CO2↑+ 16NO2↑+ 7H2O
  3、 KMnO4、浓HNO3与SCN-反应复杂,生成物复杂,除了上述反应,还有其它反应发生(①生成橙红色和浅绿色溶液②浓HNO3与KSCN反应突然加快可能是生成的某种物质做了催化剂)。这些问题留待同学们在今后的学习中进一步探究。
  七、 探究活动带来的收获
  通过本次研究性学习,进一步激发了同学们学习化学的兴趣;培养了同学们的思维能力和设计实验探究化学反应问题的能力;拓展了视野,体会了化学的奥妙无穷,得出了以下重要结论:
  1、 SCN-具有还原性,还原性介于Br-和I-之间。
  2、 SCN-、 Fe(SCN) n(3-n)+与强氧化剂的反应随氧化剂的强弱、反应物量、温度等的不同而不同,体现了量变引起质变,内因是关键、外因是条件等哲学观点。
  3、用SCN-检验Fe2+时最好用Cl2水而且不能过量。