铁的氧化物在高中化学论证式教学中的研究应用

高小刚

中国传统教育是教师向学生讲授知识，但是化学是一门探究科学的学科，不仅仅要从理论上收获知识还要从学生的动手能力以及发现和解决问题的能力入手。因此，我们要打破过去那种“满堂灌”的教学模式，在平时的教学中，积极主动的引入“论证”模式，让学生充分参与进来，改被动为主动，体验“发现并提出问题——做论证方案——反复试验论证——形成结论”这样一个流程。

本文以“铁的氧化物”为例，来说明论证式教学内在的含义和授课流程，详细地阐明怎么”从材料中获得问题，再使问题获得解决”的教学流程，帮助师生体验该方法的使用，从而领悟论证式教学策略的意义。

一、“铁被氧化的产物”的论证式教学

1.导入课题

铁是日常生活中应用广泛的一种金属，在地壳中含量丰富，不但分布广泛，而且性质很活泼，常常与其他元素结合，形成稳定的化合物，又以氧化物最为常见。如Fe3O4、Fe2O3、Fe2O3·3H2O，还有FeCO3、FeS2、FeTiO3等。土壤中也含铁1%～6%。

2.展示材料，提出主张

教师提出：什么条件下铁会被氧化呢？其氧化的产物是否唯一？

老师提供氧化的相关知识：广义来讲，物质失电子的过程就是被氧化的过程，简称氧化反应。狭义上，它只指物质与氧的结合。

3.启发学生思考，并鼓励提出质疑

引发学生思考：铁在元素周期表中的位置及其特性是什么？

教师展示材料：教师展示材料：铁是比较活泼的金属，是周期表中过渡区的元素，其化合价具有可变性。单质铁化学性质比较活泼，在化学反应中只能失去电子，化合价上升，做还原剂。铁的最高价态是+6价，只能体现氧化性，而+2、+3价是中间价态，理论上可以表现还原性也可表现氧化性，并且在置换反应中始终显+2价。

学生针对铁在元素周期的位置和特性进行讨论并提出质疑：铁可以被氧化，并且其氧化物的产物是不唯一的。

4.实施实验，论证主张

实验一：铁在常温中氧化产物的成分分析

实验室迅速产生铁锈：玻璃管装满饱和盐水（玻璃管中事先固定三片铁丝网），3分钟后先打开止水夹A，再打开止水夹B，清理玻璃管中的盐水，然后把玻璃管固定在铁架台上，让止水夹B下端伸入到盛有红墨水的烧杯中，大约6分钟就可观察到红墨水缓慢上升，在大约50分钟内，很明显，丝网表面有红棕色固体（通常称为铁锈）生成。并将该固体从铁丝网刮取下来，并对其成分进行分析。

验证产物成分：取少量红褐色固体产物，滴加盐酸，并迅速加入2滴KSCN溶液。

现象：固体逐渐溶解，并且溶液变为血红色。

验证结果：铁在常温中氧化生成铁锈，其成分为三氧化二铁。

实验二：燃烧铁生成产物分析

实验过程：使用坩埚钳夹住事先拧成环状的细铁丝的一端，伸入到无水乙醇中，过了一会儿，把它拿出来，马上在酒精灯上点燃，然后迅速把它伸进装满氧气的集气里（氧气瓶底部要有少量水）。

观察现象：铁丝剧烈燃烧，并且火星四射，同时释放热量产生黑色固体物质。

验证黑色固体物质：取两支试管，在一支试管中加入少许稀盐酸，滴入几滴KSCN溶液，把少量黑色固体产物加入试管中，振荡，发现溶液立刻变红，则证明有Fe3+，在另一支试管中加入酸性高锰酸钾溶液，也即可褪色，则证明有Fe2+，进而说明原试样中含有四氧化三铁。

验证结果：铁在空气中燃烧会发生氧化反应，并生成四氧化三铁。

实验三：生铁水与氧气反应产物分析

试验操作：铁水与氧反应生成氧化铁。但是在实验室中可以在隔绝空气条件下加热草酸亚铁得到相同产物。

观察现象：有黑色粉末产物生成。

验证产物：先用过量稀硫酸溶解黑色粉末，使其转化成溶液；取两支试管，分别加入5mL溶液和几滴KSCN溶液，在一支试管中未发现血红色，说明没有Fe3+；另外一支试管中再加入几滴H2O2，呈现血红色，有Fe3+，这就证明原溶液中有Fe2+。因此，该黑色粉末是氧化亚铁。

结论：生铁水与氧气反应会发生氧化反应，并生成氧化亚铁。

实验四：铁与浓硫酸常温下发生钝化反应产物分析

学习材料：钝化，由于介质结构致密而形成的腐蚀产物，形成一层薄膜（通常是看不见的）并紧密地覆盖金属表面，改变金属的表面状态，这层薄膜就叫钝化膜。

实验操作及现象：将过量铁丝放入试管，将浓硫酸倒入试管，由于钝化作用铁表面生成黑色固体产物，由实验二知该黑色固体为四氧化三铁。如果加热试管铁以及其钝化后的产物将溶于浓硫酸，并产生气体。气体通入品红溶液，发现溶液褪色，但溶液加热后会恢复原来的颜色。由此证明该气体为二氧化硫。

结论：铁和浓硫酸在常温下的反应将被钝化，钝化产物是四氧化三铁。

二、小结

论证式教学是以论据为核心的教学方式，是一种注重“理性”的教学模式。本课教师给学生提供理由和论据的方式启发学生开动大腦思考，引导其对已提出主张的质疑和辩驳，从而捍卫或反驳某个观点。最后通过实验方式来验证主张和疑点，从而使学生从科学实验出发，锻炼其对科学本质的认识，从而提高了学生化学学科的素养。

（作者单位：广东省惠东县惠东高级中学）