1 教材及教情、學(xué)情分析
蘇教版化學(xué)?必修1?將“鐵、銅的獲取及應(yīng)用〞編排在專題3“從礦物到根底材料〞的第二單元。在學(xué)習(xí)教材內(nèi)容“鐵、銅及其化合物的應(yīng)用〞編寫(xiě)上來(lái)看，首先從回憶初中已學(xué)過(guò)的鐵、銅的根本性質(zhì)引入，再重點(diǎn)探究三個(gè)知識(shí)點(diǎn)：〔1〕從氧化復(fù)原角度分析Fe2+和Fe3+的相互轉(zhuǎn)化〔2〕Fe3+的檢驗(yàn)方法〔3〕Cu與FeCl3反響的應(yīng)用－－－制作印刷電路板。經(jīng)過(guò)多個(gè)課時(shí)學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠建立鐵及其化合物相互轉(zhuǎn)化的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，例如鐵三角關(guān)系、鐵及其化合物的二維關(guān)系〔圖1和圖2〕。有老師利用思維導(dǎo)圖和框圖構(gòu)建進(jìn)行教學(xué)，內(nèi)容豐富多彩，對(duì)學(xué)生新課時(shí)的學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)有很大的幫助。但在高考題中涉及“鐵、銅及其化合物〞知識(shí)點(diǎn)主要集中在兩種題型：〔1〕實(shí)驗(yàn)選擇題〔如Fe2+和Fe3+的檢驗(yàn)、Fe(OH)2制備、Fe3+和Cu2+的水解問(wèn)題等〕〔2〕化工流程題〔其中氧化復(fù)原反響方程式書(shū)寫(xiě)為必考內(nèi)容〕，這就要求高三學(xué)生能學(xué)以致用，對(duì)已有的知識(shí)進(jìn)行升華和提煉才能解決高考題中的相關(guān)問(wèn)題?；瘜W(xué)元素觀是化學(xué)觀念中的核心觀念，筆者根據(jù)高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)的教學(xué)情況和內(nèi)容，努力將學(xué)生的“元素觀〞進(jìn)行具體化地拓展〔圖3和圖4〕，開(kāi)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科思維，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)化學(xué)學(xué)科觀念的建構(gòu)，實(shí)現(xiàn)“元素及其化合物〞問(wèn)題的高得分率。

圖1 鐵三角關(guān)系 圖2 鐵及其化合物的二維關(guān)系

圖3 具體知識(shí)與觀念認(rèn)識(shí)的“金字塔〞關(guān)系示意圖 圖4 “具體化的元素觀〞的認(rèn)知結(jié)構(gòu)
2 基于“元素觀〞的三維目標(biāo)
2.1 知識(shí)與技能
掌握鐵、銅及其化合物的性質(zhì)和應(yīng)用，能從氧化復(fù)原反響的角度書(shū)寫(xiě)相關(guān)方程式，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)操作技能。
2.2 過(guò)程與方法
通過(guò)Fe2+與Fe3+的相互轉(zhuǎn)化、Fe(OH)2的制備、Fe3+與HCO3－的雙水解等問(wèn)題，運(yùn)用歸納、總結(jié)、類比、實(shí)驗(yàn)等方法促進(jìn)鐵、銅及其化合物的“價(jià)態(tài)觀〞“強(qiáng)弱觀〞“水解觀〞的建立。
2.3 情感態(tài)度與價(jià)值觀
〔1〕學(xué)科價(jià)值：鐵、銅是典型的金屬元素，對(duì)鐵、銅化合物的學(xué)習(xí)也有利于其他金屬元素的學(xué)習(xí)。
〔2〕認(rèn)識(shí)價(jià)值：在已有的元素觀〔組成和價(jià)態(tài)〕知識(shí)體系上對(duì)鐵、銅化合物進(jìn)行更深層次地學(xué)習(xí)和討論，提高學(xué)生的認(rèn)識(shí)能力和水平。
〔3〕生活價(jià)值：鐵、銅是生活中應(yīng)用較為廣泛的金屬，它們與工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究、百姓生活有著密切的聯(lián)系，它們是我們“最親密的金屬〞之一。
3 教學(xué)過(guò)程和設(shè)計(jì)
3.1 引入
【問(wèn)題驅(qū)動(dòng)1】將FeCl3溶液滴加到淀粉-KI試紙上為何變藍(lán)？
【問(wèn)題驅(qū)動(dòng)2】向FeBr2溶液中通入Cl2為何先氧化Fe2+？
【問(wèn)題驅(qū)動(dòng)3】如何除去CuSO4溶液中混有少量Fe3+？
【生1】：2Fe3++2I- = I2+2Fe2+，F(xiàn)e3+將I-氧化成I2，淀粉遇碘變藍(lán)。 〔表達(dá)價(jià)態(tài)觀〕
【生2】：由2Fe2++Br2=2Fe3++2Br- 可知，復(fù)原性Fe2+>Br-。 〔表達(dá)氧化性/復(fù)原性的強(qiáng)弱觀〕
【生3】：利用Fe3+的水解平衡原理，，可以參加CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3消耗H+，增大溶液的pH值，由于Cu(OH)2和Fe(OH)3的Ksp差異，可使得Fe3+的水解程度增大直至生成Fe(OH)3沉淀而不使Cu2+沉淀，最終除去Fe3+。 〔表達(dá)Fe3+的水解觀〕
【設(shè)計(jì)意圖】：通過(guò)已具備的鐵、銅及其化合物“元素觀〞知識(shí)來(lái)解決三個(gè)角度的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生將知識(shí)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行延伸，實(shí)現(xiàn)由“學(xué)〞向“用〞，由“是什么〞向“為什么〞的轉(zhuǎn)變。讓學(xué)生從每個(gè)問(wèn)題中體會(huì)“具體的〞元素觀〔價(jià)態(tài)觀、強(qiáng)弱觀、水解觀〕，掌握思考和答題的方法。
3.2 價(jià)態(tài)觀
【投影】：展示多種相同價(jià)態(tài)和不同價(jià)態(tài)的鐵、銅化合物和Fe2+與Fe3+的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系〔圖5和圖6〕

圖5 不同價(jià)態(tài)的鐵、銅化合物 圖6 Fe2+與Fe3+的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系
【設(shè)計(jì)意圖】：根據(jù)元素組成找到物質(zhì)所屬類別，學(xué)習(xí)物質(zhì)的通性；根據(jù)核心元素的化合價(jià)，可判斷物質(zhì)的氧化性和復(fù)原性，而“具體化的元素觀〞－“價(jià)態(tài)觀〞直觀地引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)和預(yù)測(cè)已學(xué)過(guò)和未學(xué)過(guò)物質(zhì)的性質(zhì)，為下面的鐵、銅化合物參與氧化復(fù)原反響的方程式書(shū)寫(xiě)做好鋪墊。
【問(wèn)題驅(qū)動(dòng)1】：以下離子的檢驗(yàn)方法合理的是 〔 D 〕
A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈紅色，說(shuō)明不含F(xiàn)e2+
B．向某溶液中參加酸性KMnO4溶液，溶液褪色，說(shuō)明原溶液中一定含F(xiàn)e2+
C．向某溶液中參加NaOH溶液，得紅褐色沉淀，說(shuō)明溶液中一定不含F(xiàn)e2+
D．向某溶液中參加NaOH溶液得白色沉淀，又觀察到顏色逐漸變?yōu)榧t褐色，說(shuō)明該溶液中含有Fe2+，
可能含有Mg2+
【問(wèn)題驅(qū)動(dòng)2】請(qǐng)同學(xué)們分析氫氧化亞鐵的制備原理。
改良
改良
改良

【問(wèn)題驅(qū)動(dòng)3】請(qǐng)寫(xiě)出以下反響的離子反響方程式。
1. 向Fe(NO3)2溶液中參加稀硫酸的反響。
2．FeCl3溶液吸收H2S氣體，得到S單質(zhì)的反響。
3．K2FeO4是一種新型的凈水劑，利用FeCl3與KClO在強(qiáng)堿條件下可制取K2FeO4。凈水時(shí)，K2FeO4
與水反響生成紅褐色沉淀和O2。(兩個(gè)反響)。
4．銅與稀硫酸不反響，參加H2O2后溶液很快變成藍(lán)色。
5．Cu2O在稀硫酸中不穩(wěn)定，有Cu單質(zhì)生成，溶液成藍(lán)色。
6．CuSO4溶液中參加一定量的Na2SO3和NaCl溶液，加熱生成CuCl沉淀。
【設(shè)計(jì)意圖】：此處設(shè)計(jì)了三個(gè)問(wèn)題：(1)Fe2+和Fe3+的檢驗(yàn) (2)氫氧化亞鐵的制備 (3)含有不同價(jià)態(tài)鐵、銅化合物的離子反響方程式的書(shū)寫(xiě)。問(wèn)題1是對(duì)所學(xué)知識(shí)的回憶，目的是做到“溫故而知新〞。問(wèn)題2目的是培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)思維，通過(guò)思考“如何防止氫氧化亞鐵被空氣氧化而保持長(zhǎng)時(shí)間的白色沉淀狀態(tài)〞的問(wèn)題，并貫穿復(fù)分解反響〔氫氧化亞鐵的制備〕→氧化復(fù)原反響〔氫氧化亞鐵的不穩(wěn)定性〕→電解池〔電化學(xué)〕知識(shí)，將問(wèn)題層層遞進(jìn)來(lái)提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。問(wèn)題3目的是理解和感受高考題中有關(guān)化工流程問(wèn)題“氧化復(fù)原反響方程式〞的書(shū)寫(xiě)，而離子反響方程式又是反響的本質(zhì)，通過(guò)書(shū)寫(xiě)練習(xí)引導(dǎo)學(xué)生利用“價(jià)態(tài)觀〞來(lái)解決問(wèn)題，將“元素觀〞的認(rèn)知進(jìn)行具體化和擴(kuò)大化。
3.3 強(qiáng)弱觀
【師】：Fe3+和Cu2+都具有氧化性，如何比擬二者的氧化性強(qiáng)弱呢？
【生】：利用FeCl3溶液腐蝕Cu電路板的原理比擬：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，在同一氧化復(fù)原反響里，氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物，即Fe3+>Cu2+。
【問(wèn)題驅(qū)動(dòng)1】請(qǐng)大家利用這一結(jié)論思考一下這一問(wèn)題。
FeCl3、CuCl2的混合溶液中參加鐵粉，充分反響后仍有固體存在，那么以下判斷不正確的選項(xiàng)是〔 C 〕
A. 參加KSCN溶液一定不變紅色 B. 溶液中一定含F(xiàn)e2+
C. 溶液中一定含Cu2+ D. 剩余固體中一定含銅
【生】：剩余固體是Cu或Fe和Cu，因?yàn)橄劝l(fā)生Fe + 2Fe3+ = 3Fe2+，后發(fā)生Fe+ Cu2+ = Fe2+ + Cu，F(xiàn)e3+一定沒(méi)有剩余，有鐵必有銅，應(yīng)選C。
【問(wèn)題驅(qū)動(dòng)2】在FeCl3、CuCl2、FeCl2的混合溶液中，F(xiàn)e3+、Cu2+和Fe2+的物質(zhì)的量紙幣為3:2:1，現(xiàn)參加適量鐵粉，使溶液中三種離子的物質(zhì)的量之比變化為1:2:4，那么參加反響的鐵粉與原溶液中Fe3+的物質(zhì)的量之比為 〔 C 〕 A．2:1 B．1:2 C．1:3 D．1:4
【生】：因氧化性：Fe3+>Cu2+>Fe2+，從離子比的變化可以看出Fe3+有剩余，那么Cu2+、Fe2+沒(méi)有參加反響，根據(jù)反響的定量關(guān)系可以判斷C是正確的。
【設(shè)計(jì)意圖】：為了加強(qiáng)學(xué)生的“強(qiáng)弱觀〞，此處設(shè)置了如下的“問(wèn)題鏈〞－－－根據(jù)氧化復(fù)原反響的組成：氧化劑+復(fù)原劑=氧化產(chǎn)物+復(fù)原產(chǎn)物，利用氧化復(fù)原反響規(guī)律比擬不同價(jià)態(tài)物質(zhì)的氧化性和復(fù)原性強(qiáng)弱〔Fe3+>Cu2+〕→問(wèn)題1從定性的角度進(jìn)行運(yùn)用→問(wèn)題2從定量的角度分析理解不同的價(jià)態(tài)鐵微粒間的相互轉(zhuǎn)化。
3.4 水解觀
【實(shí)驗(yàn)探究1】：對(duì)于Fe2+、Fe3+、Cu2+在水溶液中存在水解情況，所以我們除了要掌握它們的“價(jià)態(tài)觀〞、“強(qiáng)弱觀〞，還要考慮它們的“水解觀〞。如泡沫滅火器原理是AlCl3與NaHCO3溶液的雙水解反響迅速生成Al(OH)3和CO2，那么FeCl3與NaHCO3溶液混合有什么現(xiàn)象呢？
【現(xiàn)象1】：在試管底部生成紅褐色沉淀[Fe(OH)3]，有氣體生成(CO2)。
【實(shí)驗(yàn)探究2】：將鎂條放入硫酸銅溶液中有什么現(xiàn)象呢？
【現(xiàn)象2】：反響劇烈，有藍(lán)綠色沉淀[Cu(OH)2]和大量氣泡生成(H2)。
【生1】：根據(jù)水解原理－－－Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+、HCO3一+H2OH2CO3+OH一，二者的水解互相促進(jìn)生成Fe(OH)3沉淀和CO2氣體，即Fe3++3HCO3一= Fe(OH)3↓+3CO2↑。
【生2】：Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+，Mg消耗H+反響生成H2，從而促進(jìn)Cu2+生成Cu(OH)2沉淀，即Mg+Cu2++2H2O=Mg2++Cu(OH)2↓+H2↑。
【問(wèn)題驅(qū)動(dòng)1】：Fe2+生成Fe(OH)2開(kāi)始沉淀的pH為5.8，沉淀完全的pH為8.8，F(xiàn)eSO4+Na2CO3= FeCO3↓+Na2SO4，請(qǐng)答復(fù)：制備FeCO3時(shí)，選用的加料方式 C (填字母)，原因是 防止生成Fe(OH)2沉淀 。
a．將FeSO4溶液與Na2CO3溶液同時(shí)參加到反響容器中
b．將FeSO4溶液緩慢參加到盛有Na2CO3溶液的反響容器中
c．將Na2CO3溶液緩慢參加到盛有FeSO4溶液的反響容器中
【問(wèn)題拓展2】：將溶液中的Cu2+、Fe2+、Fe3+沉淀為氫氧化物，需溶液的pH分別為6.4、9.6、3.7?，F(xiàn)有含F(xiàn)eClx雜質(zhì)的氯化銅晶體(CuCl2·2H2O)，為制取純潔的CuCl2·2H2O，首先將其制成水溶液，然后按圖示步驟進(jìn)行提純。
〔1〕加氧化劑的目的為將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+，便于除去，本實(shí)驗(yàn)最適合的氧化劑X是 C 。
A．K2Cr2O7 B．NaClO C．H2O2 D．KMnO4
〔2〕參加CuO調(diào)節(jié)溶液的pH來(lái)除去Fe3+，pH值范圍為 [3.7, 6.4) 。
〔3〕除去Fe3+的離子方程式為 3H2O+2Fe3++3CuO=2Fe(OH)3+3Cu2+ 。
〔4〕溶液III能不能直接蒸發(fā)結(jié)晶得到CuCl2·2H2O晶體？ 不能 。
假設(shè)不能，應(yīng)如何操作？向CuCl2溶液中通入HCl氣體后進(jìn)行加熱濃縮、降溫結(jié)晶、過(guò)濾得晶體。
【設(shè)計(jì)意圖】：化學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲取宏觀現(xiàn)象，并從微觀視角探討其本質(zhì)，從而得出物質(zhì)及其變化的根本規(guī)律。離子的“水解觀〞是高考考查的重點(diǎn)，它是“微觀微粒〞發(fā)生“宏觀可觀察〞反響的內(nèi)在動(dòng)力。通過(guò)FeCl3與NaHCO3溶液混合的現(xiàn)象幫助學(xué)生理解離子間“雙水解〞的意義。通過(guò)鎂條與硫酸銅溶液的反響現(xiàn)象，能幫助學(xué)生在已有的認(rèn)知〔Mg將Cu置換出來(lái)〕根底上進(jìn)一步理解Cu2+的“水解觀〞作用。通過(guò)對(duì)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)1〔2021年江蘇高考化學(xué)第19題〕的思考，要求學(xué)生能運(yùn)用Fe2+和CO32-的水解來(lái)解決FeCO3的制備問(wèn)題。問(wèn)題拓展2是典型的高考化工流程題的考查，主要考查Fe2+與Fe3+的轉(zhuǎn)化、利用“水解觀〞調(diào)節(jié)溶液的pH值除雜的原理和溶液中晶體獲得的方法三個(gè)知識(shí)點(diǎn)，這同時(shí)也是對(duì)前面知識(shí)的綜合總結(jié)和應(yīng)用。
4 板書(shū)設(shè)計(jì)

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第二單元 鐵、銅的獲取及應(yīng)用

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