以问题为中心的“铁三角”述评_氧化剂论文

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      在常见金属元素的复习中,铁占有非常重要的地位,而其中不同价态铁元素之间的转化及其应用又是高考的一个重要考点。在高三复习这部分内容时,教师尝试整节课以问题为中心,通过问题激发学习动机,发挥学生主体作用,让学生在思考、交流、讨论、探究、解决问题的过程中实现知识的复习。

      一、设计问题,建构知识

      建构主义学习理论认为:“教学活动应该是在教师引导下的学生主动构建知识的过程。”布鲁纳的学科基本结构理论也认为:“不论我们选择教什么学科,务必使学生理解学科的基本结构,这种基本结构是学生必须掌握的科学因素,应该成为教学过程的核心。”因此,在高三化学复习时应引导学生自主梳理,从而形成自己的知识结构,以便于从整体上把握知识,掌握规律,更好地将知识运用到解决实际问题中去。教师通过下面几个问题,步步引领学生实现“铁三角”知识框架的建构。

      问题1:交流与讨论:下列反应涉及不同价态铁元素的转化,请指出它们分别生成了几价的铁产物?哪些反应需要条件?分别是什么条件?

      

      设计意图:将中学阶段常见的相关反应集中起来,让学生对不同价态铁元素的转化有一个完整的、具体的、直接的感受,激发将这些繁杂的反应系统化、规律化以便记忆的欲望,并为知识建构提供具体材料,避免建构成为无源之水、无米之炊。

      问题2:Fe的3种常见化合价是0,+2,+3,它们之间一共有几条转化关系?哪些转化属化合价升高,哪些转化属化合价降低?选用什么试剂(氧化剂或还原剂)才会使化合价升高?选用什么试剂才会使化合价降低?

      设计意图:引导学生从化合价方面分析转化关系,从氧化还原反应角度探求氧化剂和还原剂的使用,得出“铁三角”的初步知识框架。

      问题3:结合问题1及已学过的化学反应,请同学们讨论并总结:在铁元素从0价变为+2价、0价变为+3价以及+2价变为+3价中,分别用哪些常见的氧化剂来实现?在铁元素从+3价变为+2价、+3价变为0价以及+2价变为0价中,分别用哪些常见的还原剂来实现?

      设计意图:利用问题1的反应例子,引导学生总结在铁元素的6条价态转化关系中,分别使用哪些具体氧化剂和还原剂来实现,从而使“铁三角”的知识框架更为丰满。

      问题4:大家能用图示法建构出不同价态铁元素的转化关系吗?

      设计意图:提出建构的图示法要求。

      以上问题,不要立即告诉学生现成的结论,应充分调动学生的积极性,在教师启发下自主建构出“铁三角”知识框架(下页图1)。有了此知识框架,学生便掌握了不同价态铁元素的转化规律,将分散的相关反应联系起来,减少了记忆繁琐化学方程式的烦恼。

      二、探究问题,总结规律

      “铁三角”知识框架建构起来后,有些教师认为规律的总结到此为止,学生只需强记这个知识框架后应用便可以了。然而,教师在教学实践中发现,由于记忆量大,学生容易混淆,时间一长便会忘记。为改变这一现象,教师仍以问题为中心,引导学生步步探究,于规律之中深挖规律,加深学生对“铁三角”的认识,以利轻松记忆及灵活应用。

      

      问题1:在“铁三角”知识框架图(图1)中,请比较①②:都是从0价出发,一个氧化成+2价,一个氧化成+3价,它们的氧化剂哪一个较强,哪一个较弱?再比较④⑤:都是从+3价出发,一个还原成+2价,一个还原成0价,它们的还原剂哪一个强,哪一个弱?

      设计意图:学生通过观察、讨论,得出结论:0价铁被较弱氧化剂氧化成中间价(+2价),被较强氧化剂氧化成高价态(+3价);+3价铁被较弱还原剂还原成中间价(+2价),被较强还原剂还原成低价态(0价)。

      问题2:请比较②③。一个从0价出发,一个从+2价出发,都是氧化成+3价,它们的氧化剂有什么共同特点?比较⑤⑥。一个从+3价出发,一个从+2价出发,都是还原成0价,你又有什么发现?

      设计意图:学生通过思考、讨论,认识到只要氧化成铁的高价态(+3价),不管是从0价还是从+2价开始氧化,一般要用较强氧化剂来实现。氧化剂的选择一般与铁化合价始态无关,只与终态有关。同理,只要还原成铁的低价态(0价),不管是从+3价还是从+2价开始还原,一般要用较强还原剂来实现。还原剂的选择一般与铁化合价始态无关,只与终态有关。

      问题3:你能用一句话概括出①②③这3条转化规律吗?同样,你能用一句话概括出④⑤⑥的转化规律吗?

      设计意图:教师启发,学生交流、讨论,各概括出一句话:不管始态是多少价,氧化成高价态(+3价)一般使用较强氧化剂,氧化成中间价(+2价)一般使用较弱氧化剂;不管始态是多少价,还原成低价态(0价)一般使用较强还原剂,还原成中间价(+2价)一般使用较弱还原剂。

      问题4:“铁三角”转化规律有①②③④⑤⑥,同学们能否将6条规律用一句话加以概括?

      设计意图:教师启发,学生讨论后得到以下认识:在铁常见化合价0,+2,+3中,生成两端价态(0价、+3价)一般使用较强氧化剂或较强还原剂,生成中间价态(+2价)一般使用较弱氧化剂或较弱还原剂。为方便记忆,可提炼成8个字:两端用强,中间用弱。

      总结出的这条总规律是教师在长期教学实践中的体会与总结,虽然并不一定具有绝对普遍性,还需具体情况具体分析,但它能较好地解决高中阶段大多数不同价态铁元素的转化反应,在实际使用过程中得到了较好的检验,因而具有很大的实用性,能使“铁三角”大大简化,减少记忆的容量,学生只需记住较强氧化剂、较强还原剂常见有哪些物质以及较弱氧化剂、较弱还原剂常见有哪些物质就可以了。

      上述问题步步为梯,在“最近发展区”引导学生讨论探究,深化学生对“铁三角”的认识,使学生能更好地应用“铁三角”来解决实际问题,实践证明,效果很好。

      问题5:思考与讨论。过量的Fe与

反应只生成

吗?能否生成

?为什么?你有什么启发?

      设计意图:经讨论后让学生懂得“铁三角”的转化除了要考虑氧化剂、还原剂的强弱外,还要考虑反应条件和环境,反应环境不同,生成铁的价态也不同。例如,Fe若是在

里燃烧,不管铁是否过量,均生成

;若是在溶液环境中反应,铁过量时,可生成

      问题6:结合“铁三角”中化合价变化关系及水解知识,讨论Fe,

各有什么性质?

      设计意图:经讨论后学生认识到:Fe有还原性;

有较强氧化性;

既有弱氧化性,又有较强还原性,以还原性为主;

均能水解,具有较大的水解性,但

水解程度更大。

      三、灵活应用,解决问题

      为了检查“铁三角”的应用情况,教师可以联系生活、生产设计一些实际问题让学生解决,也可以将一些知识点、考点归纳、提炼出来,加工设计成开放性问题,让学生围绕这些问题展开思考、交流、讨论、探究,引导他们自觉地参与并体验过程,这样就可以更好地体现新课程理念。

      例如,教师设计了以下问题让学生思考与讨论,以培养他们灵活应用“铁三角”解决问题的能力。

      问题1:市售补铁药品为什么要密封保存?这些补铁药品为什么要与维生素C同服,才能增加本品的吸收?

      问题2:在电子工业上如何用铜制作印刷电路板?

      问题3:为除去工业废水中的

,通常先把废水中的

转化成什么离子?转化成这种离子的理由是什么?可用什么物质实现这种转化?

      问题4:在实验室配制和保存铁盐溶液、亚铁盐溶液时,各采取了什么措施?为什么?

      问题5:用

溶液和NaOH溶液制备

时应如何操作?注意什么问题?为什么?

      问题6:请同学们讨论如何除去括号内的杂质:

);

);

)。

      问题7:书本上出现的Fe和稀

的化学方程式,产物有时是

,有时是

,是否自相矛盾?若不矛盾,在什么情况下是

,在什么情况下是

      

      问题9:加热蒸干

溶液来制备无水

时应采取什么措施?为什么?

      这节课将复习内容以问题为中心进行设计,循序渐进地设置认知台阶,通过问题启动学生思维,挖掘学生内在潜能,让学生思考、交流、讨论、探究,自主实现了复习知识的教学目标。这种问题式教学具有明确的目的,强调以问题为核心,多种学习途径相整合,强调学习者之间的交流与合作,在宽松、自然、和谐的氛围中让学生围绕问题完成知识的学习,从而打破了以教师为核心的包办教学模式,使学生成为课堂主人,大大提高了课堂复习效果。

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