作者：叶书林
中学化学教学参考 2015年03期
一、教材分析
作为人体必需的微量元素和最常见的变价金属，铁在生命领域、现代社会均发挥着尤为重要的作用。苏教版《化学1》专题三第二单元铁、铜及其化合物的应用以铁离子、亚铁离子的性质及相互转化为主要内容，介绍了铁离子的检验，铁离子、亚铁离子的性质与相互转化的条件，不同价态的铁元素之间的相互转化在生产生活和科学研究中的广泛应用[1]。从教材表面看，对学生的知识、能力要求并不高，但这部分内容不仅是对氧化还原反应理论应用的巩固，更是让学生体验化学知识与生命健康、生活实际紧密联系的极好时机。
二、教学目标
1.知识与技能
（1）掌握铁离子、亚铁离子的性质及其相互转化。
（2）学会用多种方法鉴别铁离子、亚铁离子。
（3）了解铁离子、亚铁离子之间的相互转化在生产生活中的具体应用。
2.过程与方法
（1）体验从化合价的角度分析微粒的氧化性、还原性，让学生逐步掌握学习元素化合物知识的一般方法。
（2）通过设计实验方案并进行实验探究，让学生掌握铁离子、亚铁离子的化学性质及相互转化的条件。
3.情感态度与价值观
（1）通过补血剂等常见物质使学生初步学会从化学视角观察生活、生产和社会中的有关问题。
（2）通过小组实验逐步养成自主、合作、探究的态度和习惯，培养实事求是的科学精神。
三、设计理念
新课程强调改变过去单一的接受式学习的影响，要注意把实验的主动权交给学生，引导学生从实验中发现新问题，设计新实验，解决新问题，将探索推向深入，也就是“在做中学”。在这一教学理念的指导下，我主要考虑了以下两个问题。
1.选择合适的教学素材
为了贴近学生的生活，本节课围绕补血剂中铁为主线展开教学。市面上的补血剂有很多种，形态上有固态的、液态的，成分上有琥珀酸亚铁、硫酸亚铁、乳酸亚铁等。最终我选择了硫酸亚铁片作为本节课的主角，因为该补血剂中的亚铁离子含量相对较高，现象明显，容易观察，同时该补血剂使用了氧化铁作为着色剂，可以作为铁离子的来源，保证了无论是学生小组实验和教师演示实验都可以以该补血剂作为研究对象，在阅读说明书中发现问题→提出猜想→设计实验→探索研究→解决问题，在一系列活动中掌握铁离子的检验，铁离子、亚铁离子的性质与相互转化条件。
2.激发学生的求知欲
本节课通过设计“黄墨水写红色字”的魔术、亚硝酸钠中毒的急救、浓茶变色等与生产生活密切相关的问题情境，进行任务驱动式教学，不仅使学生初步学会从化学视角观察生活、生产和社会中的有关问题，更借助这些化学知识的新奇性、实用性极大地激发了学生的求知欲。
四、教学过程
1.课堂引入
这是一张真实的验血报告单，数据显示患者的血红蛋白含量明显偏低。我们看看医生的诊断——缺铁性贫血，贫血就要补血。本节课，我们将探寻补血剂中的“铁”。
[教师]表演魔术：黄墨水在白滤纸上写出红色“铁”字。
设计意图：铁的化合物不仅仅是冷冰冰的化学试剂，还存在于人体沸腾的血液中，如何让这节课一开始就牢牢抓住学生的心是我所努力追求的。我选取了一名贫血患者的血液检测报告单，自然引出了本节课的主角——硫酸亚铁片；同时设计了一个小魔术，不仅调动了学生的兴趣，而且为铁离子的检验做了铺垫。
2.补血剂的“红外套”——氧化铁
[展示]硫酸亚铁片的说明书展板。
[学生]第一次阅读硫酸亚铁片的说明书，寻找含铁化合物；观察塑料密封袋中的红色药片、白色药片，猜测物质成分并研碎白色药片观察内部颜色。（红色物质——氧化铁；淡蓝绿色物质——硫酸亚铁。）
[展示]硫酸亚铁片的三层结构（见图1）。
[教师]吞服药片时是连同包衣一起内服的，这时候谁帮助它脱掉“红外套”？
[学生]胃中的盐酸。
[教师]氧化铁与盐酸反应的产物中含有铁离子。你知道检验有哪些方法吗？
[学生甲]根据溶液颜色，是棕黄色。
[学生乙]我认为可以选择氢氧化钠溶液。
[学生丙]还可以选择硫氰化钾溶液。
[演示实验]检验药片“红外套”的盐酸浸泡液中的铁离子。
[归纳]列表对比的三种检验方法并进行评价。
[揭秘]魔术里隐含的化学知识。
设计意图：利用盐酸溶解硫酸亚铁片包衣上的氧化铁，既真实地模拟了药片在胃中发生的反应，又为学习铁离子的检验提供了试剂。演示三种方法检验铁离子后，我讲到“观察颜色有时不可靠，棕黄色溶液还可能是溴水、碘水等；与氢氧化钠反应，如果铁离子浓度很小，生成的氢氧化铁必然很少，将看不到红褐色沉淀；与硫氰化钾反应，即使铁离子浓度很小，也会看到明显的现象——血红色”，让学生在聆听中对比三种检验方法，形成评价。
3.补血剂的“绿身体”——硫酸亚铁
[过渡]通过实验，我们发现药片的红外套确实是氧化铁。现在我们来研究除去红外套后的白色药片。你能设计检验药片淡蓝绿色部分含铁元素的实验方案吗？
[学生]设计实验方案并进行实验：用水溶解已经研碎的白色药片，然后加检测试剂（1号试管加硫氰化钾溶液，2号试管加氢氧化钠溶液）并观察现象。
[问题]1号试管中在滴加KSCN溶液之前，你预期有什么现象？为什么现在没有出现预期的现象？难道这是一瓶黑心药？
[学生]预期溶液颜色会变成血红色。淡蓝绿色部分含的是亚铁离子，不是铁离子。
[教师]请从价态角度分析，亚铁离子可能具有哪些化学性质？
[学生]可能有氧化性、还原性。
[问题]请问亚铁离子与哪一类物质反应时表现还原性？你知道哪些常见的氧化剂？请利用提供的试剂（氯水、双氧水）验证我们的理论分析。
[学生实验]亚铁离子与氧化剂的反应。
设计意图：由于思维惯性，学生很自然地将前面铁离子的检验方法迁移到亚铁离子的检验上。实验过程中的“异常”现象迫使学生开始反思。通过教师引领，学生自发地运用氧化还原反应理论分析微粒的氧化性或还原性，重新设计实验，体验来之不易的成功带来的愉悦情绪。
[教师]请看说明书的【性状】栏目，思考药片包衣的主要作用是什么？
[学生]第二次阅读说明书，回答：防止亚铁离子被空气中氧气氧化成铁离子。
[过渡]2号试管中灰绿色沉淀为什么变成了红褐色沉淀？氢氧化亚铁沉淀是灰绿色吗？我给大家演示一个实验。
[演示实验]氢氧化亚铁的制备（实验装置如图2所示）。
设计意图：演示氢氧化亚铁制备的改进实验，当注射器中新制的硫酸亚铁溶液被推入煮沸过的氢氧化钠溶液中时，投影上立即显示美丽纯洁的白色沉淀——氢氧化亚铁，学生全都发出了惊呼。这为亚铁离子的检验做了铺垫。
[讲述]制备氢氧化亚铁沉淀要注意以下几点：①硫酸亚铁要新制，因为久置的亚铁离子会被氧气氧化成铁离子；②溶液要煮沸，煮沸是为了赶走溶液中溶解的氧气；③注射器尖端要伸入液面以下，如果在U形管管口上方滴加，液滴在自由落体过程中就会溶解氧气；④植物油提供无氧环境，避免生成的氢氧化亚铁与空气接触。所有这些措施可以保证我们较长时间看到美丽的白色沉淀——氢氧化亚铁。
[设问]同学们之前没有看到白色沉淀，都是谁惹的祸？
[学生]氧气。
[过渡]在空气中，白色沉淀快速变成灰绿色，最后变成红褐色，是氢氧化亚铁特有的现象，常用于亚铁离子的检验。
[归纳]列表对比的三种检验方法并进行评价。
[提问]用硫氰化钾法检验亚铁离子的试剂加入顺序可以颠倒吗？为什么？
[学生]不行。当原溶液中含有铁离子时，现象与亚铁离子没有区别。
4.“红外套”变“绿身体”
[展示]亚铁血红蛋白的携氧示意图。
[过渡]这种补血剂进入胃部后既有，又有，但是人体血红蛋白需要的是。如何将转变成？
[学生]铁离子有氧化性，可以与还原剂反应生成亚铁离子。
[学生实验]铁离子与还原剂（铁粉、铜粉）的反应。
[提问]如果误食亚硝酸钠会使人中毒，因为亚硝酸钠会使转化为，生成高铁血红蛋白而丧失与的结合能力。生死时速，假如你是医护人员，你准备怎么办？
[学生丁]吃铁粉。
[学生戊]喝牛奶。
[教师]吃铁粉：这个创意不错，一些麦片中就通过加少量铁粉来补铁，但是直接吃较多铁粉，不仅滋味不好受，而且过量的铁摄入会导致中毒，因为铁只是人体需要的微量元素。喝牛奶、生鸡蛋：有些同学想到了重金属盐中毒的处理方法，请注意这时的铁离子是在血液中，而不是在胃中。庸医害死人呀！
[讲述]我这里有一瓶神奇的药物可以起死回生。我们把它加入滴有硫氰化钾的铁离子溶液中看看有什么现象？
[演示实验]与维生素C的反应。
[学生]第三次阅读说明书，思考维生素C的作用：维生素C是抗氧化剂，具有还原性，可以将人体无法吸收的铁离子变成易被人体吸收的亚铁离子。
设计意图：通过现实生活中的例子激发学生的求知欲，使学生感受化学是一门实用的科学。
[过渡]通过刚才的一系列探究，我们可以发现铁离子和亚铁离子主要有以下性质。
[归纳]和的主要性质（如附表所示）。
[设问]结合上述性质，你能用简洁的语言归纳铁离子与亚铁离子相互转化的条件吗？
[学生]还原剂能使铁离子转化为亚铁离子，而氧化剂能使亚铁离子转化为铁离子。
5.收获与质疑
[过渡]本节课同学们通过一系列的实验探究了补血剂——硫酸亚铁片中两种价态的铁元素，能谈谈你有哪些收获吗？
[学生]①通过实验认识了、的性质、转化及检验。②进一步加深了对氧化还原反应的理解与运用。③体验了实验探究的一般过程：发现问题→提出猜想→设计实验→探索研究→解决问题。④认识了一些新物质，如KSCN、维生素C、等。⑤化学是一门实用的科学。……
[教师]同学们关于说明书和本节课的学习还有没有疑问？如果有，可以提出来我们一起讨论。
[学生]第四次阅读说明书，提出：为什么“本品不应与浓茶同服”？
[演示实验]浓茶与铁离子的反应。
设计意图：提出问题比解决问题更重要。学生自己发现问题并通过实验解决了，激动的心情不言而喻。当再次加入维生素C后溶液又恢复原来的颜色，进一步加深了学生对维生素C作用的理解。
[结束语]本节课，我也有很大的收获，首先是认识了这么多新同学；其次，看到大家积极地参与探究，我感到很快乐。谢谢大家！
五、教学反思
本节课是江苏省化学评优课参赛课，这次比赛的主题是“基于培养学科观念的中学化学优秀课”。如何培养学生的化学学科观念？我认为首先必须让学生感受到化学学科是有趣的、实用的，所以我选择以补血剂——硫酸亚铁片为载体展开教学，使学生在轻松愉悦的气氛下掌握了相关知识与技能，体验了科学探究的一般方法，引领学生在实验中思考，有效地激发了学生的学习激情并培养了其从化学视角看现实问题的科学素养[2]。从大的尺度看本节课的教学，铁离子、亚铁离子的性质，特别是转化，也只是氧化还原反应理论的一个典型实例。因此，变化的观念、分类的观念和守恒的观念都是我所关注的，希望化学学科观念的种子能在这群孩子的脑海中发芽，而不仅仅是所谓的化学知识。
作者介绍：叶书林，江苏省丹阳高级中学（江苏 丹阳 212300）。
作者：叶书林
中学化学教学参考 2015年03期
一、教材分析
作为人体必需的微量元素和最常见的变价金属，铁在生命领域、现代社会均发挥着尤为重要的作用。苏教版《化学1》专题三第二单元铁、铜及其化合物的应用以铁离子、亚铁离子的性质及相互转化为主要内容，介绍了铁离子的检验，铁离子、亚铁离子的性质与相互转化的条件，不同价态的铁元素之间的相互转化在生产生活和科学研究中的广泛应用[1]。从教材表面看，对学生的知识、能力要求并不高，但这部分内容不仅是对氧化还原反应理论应用的巩固，更是让学生体验化学知识与生命健康、生活实际紧密联系的极好时机。
二、教学目标
1.知识与技能
（1）掌握铁离子、亚铁离子的性质及其相互转化。
（2）学会用多种方法鉴别铁离子、亚铁离子。
（3）了解铁离子、亚铁离子之间的相互转化在生产生活中的具体应用。
2.过程与方法
（1）体验从化合价的角度分析微粒的氧化性、还原性，让学生逐步掌握学习元素化合物知识的一般方法。
（2）通过设计实验方案并进行实验探究，让学生掌握铁离子、亚铁离子的化学性质及相互转化的条件。
3.情感态度与价值观
（1）通过补血剂等常见物质使学生初步学会从化学视角观察生活、生产和社会中的有关问题。
（2）通过小组实验逐步养成自主、合作、探究的态度和习惯，培养实事求是的科学精神。
三、设计理念
新课程强调改变过去单一的接受式学习的影响，要注意把实验的主动权交给学生，引导学生从实验中发现新问题，设计新实验，解决新问题，将探索推向深入，也就是“在做中学”。在这一教学理念的指导下，我主要考虑了以下两个问题。
1.选择合适的教学素材
为了贴近学生的生活，本节课围绕补血剂中铁为主线展开教学。市面上的补血剂有很多种，形态上有固态的、液态的，成分上有琥珀酸亚铁、硫酸亚铁、乳酸亚铁等。最终我选择了硫酸亚铁片作为本节课的主角，因为该补血剂中的亚铁离子含量相对较高，现象明显，容易观察，同时该补血剂使用了氧化铁作为着色剂，可以作为铁离子的来源，保证了无论是学生小组实验和教师演示实验都可以以该补血剂作为研究对象，在阅读说明书中发现问题→提出猜想→设计实验→探索研究→解决问题，在一系列活动中掌握铁离子的检验，铁离子、亚铁离子的性质与相互转化条件。
2.激发学生的求知欲
本节课通过设计“黄墨水写红色字”的魔术、亚硝酸钠中毒的急救、浓茶变色等与生产生活密切相关的问题情境，进行任务驱动式教学，不仅使学生初步学会从化学视角观察生活、生产和社会中的有关问题，更借助这些化学知识的新奇性、实用性极大地激发了学生的求知欲。
四、教学过程
1.课堂引入
这是一张真实的验血报告单，数据显示患者的血红蛋白含量明显偏低。我们看看医生的诊断——缺铁性贫血，贫血就要补血。本节课，我们将探寻补血剂中的“铁”。
[教师]表演魔术：黄墨水在白滤纸上写出红色“铁”字。
设计意图：铁的化合物不仅仅是冷冰冰的化学试剂，还存在于人体沸腾的血液中，如何让这节课一开始就牢牢抓住学生的心是我所努力追求的。我选取了一名贫血患者的血液检测报告单，自然引出了本节课的主角——硫酸亚铁片；同时设计了一个小魔术，不仅调动了学生的兴趣，而且为铁离子的检验做了铺垫。
2.补血剂的“红外套”——氧化铁
[展示]硫酸亚铁片的说明书展板。
[学生]第一次阅读硫酸亚铁片的说明书，寻找含铁化合物；观察塑料密封袋中的红色药片、白色药片，猜测物质成分并研碎白色药片观察内部颜色。（红色物质——氧化铁；淡蓝绿色物质——硫酸亚铁。）
[展示]硫酸亚铁片的三层结构（见图1）。
[教师]吞服药片时是连同包衣一起内服的，这时候谁帮助它脱掉“红外套”？
[学生]胃中的盐酸。
[教师]氧化铁与盐酸反应的产物中含有铁离子。你知道检验有哪些方法吗？
[学生甲]根据溶液颜色，是棕黄色。
[学生乙]我认为可以选择氢氧化钠溶液。
[学生丙]还可以选择硫氰化钾溶液。
[演示实验]检验药片“红外套”的盐酸浸泡液中的铁离子。
[归纳]列表对比的三种检验方法并进行评价。
[揭秘]魔术里隐含的化学知识。
设计意图：利用盐酸溶解硫酸亚铁片包衣上的氧化铁，既真实地模拟了药片在胃中发生的反应，又为学习铁离子的检验提供了试剂。演示三种方法检验铁离子后，我讲到“观察颜色有时不可靠，棕黄色溶液还可能是溴水、碘水等；与氢氧化钠反应，如果铁离子浓度很小，生成的氢氧化铁必然很少，将看不到红褐色沉淀；与硫氰化钾反应，即使铁离子浓度很小，也会看到明显的现象——血红色”，让学生在聆听中对比三种检验方法，形成评价。
3.补血剂的“绿身体”——硫酸亚铁
[过渡]通过实验，我们发现药片的红外套确实是氧化铁。现在我们来研究除去红外套后的白色药片。你能设计检验药片淡蓝绿色部分含铁元素的实验方案吗？
[学生]设计实验方案并进行实验：用水溶解已经研碎的白色药片，然后加检测试剂（1号试管加硫氰化钾溶液，2号试管加氢氧化钠溶液）并观察现象。
[问题]1号试管中在滴加KSCN溶液之前，你预期有什么现象？为什么现在没有出现预期的现象？难道这是一瓶黑心药？
[学生]预期溶液颜色会变成血红色。淡蓝绿色部分含的是亚铁离子，不是铁离子。
[教师]请从价态角度分析，亚铁离子可能具有哪些化学性质？
[学生]可能有氧化性、还原性。
[问题]请问亚铁离子与哪一类物质反应时表现还原性？你知道哪些常见的氧化剂？请利用提供的试剂（氯水、双氧水）验证我们的理论分析。
[学生实验]亚铁离子与氧化剂的反应。
设计意图：由于思维惯性，学生很自然地将前面铁离子的检验方法迁移到亚铁离子的检验上。实验过程中的“异常”现象迫使学生开始反思。通过教师引领，学生自发地运用氧化还原反应理论分析微粒的氧化性或还原性，重新设计实验，体验来之不易的成功带来的愉悦情绪。
[教师]请看说明书的【性状】栏目，思考药片包衣的主要作用是什么？
[学生]第二次阅读说明书，回答：防止亚铁离子被空气中氧气氧化成铁离子。
[过渡]2号试管中灰绿色沉淀为什么变成了红褐色沉淀？氢氧化亚铁沉淀是灰绿色吗？我给大家演示一个实验。
[演示实验]氢氧化亚铁的制备（实验装置如图2所示）。
设计意图：演示氢氧化亚铁制备的改进实验，当注射器中新制的硫酸亚铁溶液被推入煮沸过的氢氧化钠溶液中时，投影上立即显示美丽纯洁的白色沉淀——氢氧化亚铁，学生全都发出了惊呼。这为亚铁离子的检验做了铺垫。
[讲述]制备氢氧化亚铁沉淀要注意以下几点：①硫酸亚铁要新制，因为久置的亚铁离子会被氧气氧化成铁离子；②溶液要煮沸，煮沸是为了赶走溶液中溶解的氧气；③注射器尖端要伸入液面以下，如果在U形管管口上方滴加，液滴在自由落体过程中就会溶解氧气；④植物油提供无氧环境，避免生成的氢氧化亚铁与空气接触。所有这些措施可以保证我们较长时间看到美丽的白色沉淀——氢氧化亚铁。
[设问]同学们之前没有看到白色沉淀，都是谁惹的祸？
[学生]氧气。
[过渡]在空气中，白色沉淀快速变成灰绿色，最后变成红褐色，是氢氧化亚铁特有的现象，常用于亚铁离子的检验。
[归纳]列表对比的三种检验方法并进行评价。
[提问]用硫氰化钾法检验亚铁离子的试剂加入顺序可以颠倒吗？为什么？
[学生]不行。当原溶液中含有铁离子时，现象与亚铁离子没有区别。
4.“红外套”变“绿身体”
[展示]亚铁血红蛋白的携氧示意图。
[过渡]这种补血剂进入胃部后既有，又有，但是人体血红蛋白需要的是。如何将转变成？
[学生]铁离子有氧化性，可以与还原剂反应生成亚铁离子。
[学生实验]铁离子与还原剂（铁粉、铜粉）的反应。
[提问]如果误食亚硝酸钠会使人中毒，因为亚硝酸钠会使转化为，生成高铁血红蛋白而丧失与的结合能力。生死时速，假如你是医护人员，你准备怎么办？
[学生丁]吃铁粉。
[学生戊]喝牛奶。
[教师]吃铁粉：这个创意不错，一些麦片中就通过加少量铁粉来补铁，但是直接吃较多铁粉，不仅滋味不好受，而且过量的铁摄入会导致中毒，因为铁只是人体需要的微量元素。喝牛奶、生鸡蛋：有些同学想到了重金属盐中毒的处理方法，请注意这时的铁离子是在血液中，而不是在胃中。庸医害死人呀！
[讲述]我这里有一瓶神奇的药物可以起死回生。我们把它加入滴有硫氰化钾的铁离子溶液中看看有什么现象？
[演示实验]与维生素C的反应。
[学生]第三次阅读说明书，思考维生素C的作用：维生素C是抗氧化剂，具有还原性，可以将人体无法吸收的铁离子变成易被人体吸收的亚铁离子。
设计意图：通过现实生活中的例子激发学生的求知欲，使学生感受化学是一门实用的科学。
[过渡]通过刚才的一系列探究，我们可以发现铁离子和亚铁离子主要有以下性质。
[归纳]和的主要性质（如附表所示）。
[设问]结合上述性质，你能用简洁的语言归纳铁离子与亚铁离子相互转化的条件吗？
[学生]还原剂能使铁离子转化为亚铁离子，而氧化剂能使亚铁离子转化为铁离子。
5.收获与质疑
[过渡]本节课同学们通过一系列的实验探究了补血剂——硫酸亚铁片中两种价态的铁元素，能谈谈你有哪些收获吗？
[学生]①通过实验认识了、的性质、转化及检验。②进一步加深了对氧化还原反应的理解与运用。③体验了实验探究的一般过程：发现问题→提出猜想→设计实验→探索研究→解决问题。④认识了一些新物质，如KSCN、维生素C、等。⑤化学是一门实用的科学。……
[教师]同学们关于说明书和本节课的学习还有没有疑问？如果有，可以提出来我们一起讨论。
[学生]第四次阅读说明书，提出：为什么“本品不应与浓茶同服”？
[演示实验]浓茶与铁离子的反应。
设计意图：提出问题比解决问题更重要。学生自己发现问题并通过实验解决了，激动的心情不言而喻。当再次加入维生素C后溶液又恢复原来的颜色，进一步加深了学生对维生素C作用的理解。
[结束语]本节课，我也有很大的收获，首先是认识了这么多新同学；其次，看到大家积极地参与探究，我感到很快乐。谢谢大家！
五、教学反思
本节课是江苏省化学评优课参赛课，这次比赛的主题是“基于培养学科观念的中学化学优秀课”。如何培养学生的化学学科观念？我认为首先必须让学生感受到化学学科是有趣的、实用的，所以我选择以补血剂——硫酸亚铁片为载体展开教学，使学生在轻松愉悦的气氛下掌握了相关知识与技能，体验了科学探究的一般方法，引领学生在实验中思考，有效地激发了学生的学习激情并培养了其从化学视角看现实问题的科学素养[2]。从大的尺度看本节课的教学，铁离子、亚铁离子的性质，特别是转化，也只是氧化还原反应理论的一个典型实例。因此，变化的观念、分类的观念和守恒的观念都是我所关注的，希望化学学科观念的种子能在这群孩子的脑海中发芽，而不仅仅是所谓的化学知识。
作者介绍：叶书林，江苏省丹阳高级中学（江苏 丹阳 212300）。