張軍平

【摘要】通過對墨粉中磁性物質(zhì)的探究，引出四氧化三鐵性質(zhì)的研究。從物質(zhì)類別和化合價角度去分析預測四氧化三鐵的化學性質(zhì)，可以較為系統(tǒng)和全面的掌握四氧化三鐵的性質(zhì)，同時培養(yǎng)學生證據(jù)推理的學科素養(yǎng)。通過設計不同的實驗去檢驗四氧化三鐵的化學性質(zhì)，可以更為直觀的檢驗學生的預測，探究實驗能培養(yǎng)學習科學探究的學科素養(yǎng)，是理解知識、體驗學習過程的重要途徑。

【關鍵詞】四氧化三鐵? ?墨粉? ?磁性物質(zhì)? ?鐵的氧化物

人教版必修1教材中關于Fe3O4的性質(zhì)少有涉及，也沒有相應的實驗去探究。在實際教學中對Fe3O4的性質(zhì)學習往往集中在與酸反應這一反應中，這對Fe3O4的性質(zhì)學習并不全面。筆者通過查閱資料發(fā)現(xiàn)墨粉中存在的磁性物質(zhì)為Fe3O4，從物質(zhì)類別和化合價角度去預測Fe3O4化學性質(zhì)，可以與酸反應，且具有氧化性和還原性。為了更加真實的驗證Fe3O4的性質(zhì)，設計了以下實驗。

1.Fe3O4的磁性

1.1實驗用品

墨粉、小號密封袋、磁鐵

1.2實驗步驟：

磁鐵在密封袋外部吸引墨粉

1.3實驗現(xiàn)象：部分墨粉在磁鐵吸引下移動

1.4實驗結(jié)論：墨粉中存在磁性物質(zhì)，可能是鐵或四氧化三鐵。

2.Fe3O4與酸反應

2.1實驗用品

小試管、試管架、膠頭滴管、酒精燈、墨粉、3mol/L硫酸、6mol/L硫酸、9mol/L硫酸、6mol/L鹽酸、9mol/L鹽酸、KSCN溶液、K3[Fe（CN）6]溶液

2.2 實驗原理

理論依據(jù)：Fe3O4+4H2SO4 ==FeSO4 + Fe2（SO4）3 + 4H2O

2.3 實驗步驟

（1）取一藥匙墨粉于試管中，分別與3mol/L硫酸、6mol/L硫酸、9mol/L硫酸、3mol/L鹽酸、6mol/L鹽酸反應;

（2）由于墨粉密度小，浮在溶液上方。過濾取濾液;

（3）每份濾液分為兩份，一份分別加入KSCN溶液，另一份分別加入K3[Fe（CN）6]溶液;

2.4實驗現(xiàn)象及結(jié)論

3.Fe3O4的氧化性

3.1 實驗用品

小試管、試管架、膠頭滴管、酒精燈、鐵架臺、鐵圈、濾紙、蒸發(fā)皿、酸性KMnO4稀溶液、鋁粉、鎂條、氯酸鉀固體

3.2實驗原理

3.2.1第一組實驗：Fe3O4粉末與酸性KMnO4稀溶液反應

實驗原理：Fe3O4中鐵的化合價處于中間價態(tài)，可以降低

3.2.2第二組實驗：Fe3O4粉末與鋁粉發(fā)生鋁熱反應

3.3實驗步驟

3.3.1第一組實驗：

（1）取一藥匙Fe3O4粉末于試管中;中

（2）向試管中加入3ml酸性KMnO4稀溶液，觀察現(xiàn)象

3.3.2 第二組實驗

（1）把兩張圓形濾紙分別對疊成漏斗狀套在一起，取出內(nèi)層濾紙，在其底部剪一小孔后用水潤濕，再套回原處，并架在鐵圈上（實驗裝置如圖1），下面放置一盛有沙子的蒸發(fā)皿。

（2）將5g干燥的四氧化三鐵粉末和2g鋁粉均勻混合后放入紙漏斗中，在混合物上面加少量氯酸鉀固體，中間插一根用砂紙打磨過的鎂帶。

（3）用燃著的鎂條點燃鎂帶，觀察現(xiàn)象（反應時會產(chǎn)生高溫、發(fā)出強光，觀察時請注意安全不要直視）。

（4）將（3）中的固體產(chǎn)物用磁鐵吸，觀察現(xiàn)象。

3.4.1第一組實驗 實驗現(xiàn)象與結(jié)論：

3.4.2第二組實驗 實驗現(xiàn)象與結(jié)論：

4.Fe3O4的還原性

4.1 實驗用品

大試管、分液漏斗、錐形瓶、帶橡膠管導管、鐵架臺、試管夾、棉花、酒精燈、雙孔橡膠塞、Fe3O4、MnO2、30%H2O2

4.2 實驗原理：Fe3O4中鐵的化合價處于中間價態(tài)，可以升高

4Fe3O4+O2 == 6Fe2O3

4.3實驗步驟

（1）取2藥匙Fe3O4粉末放入大試管;

（2）向錐形瓶中加入1藥匙MnO2;

（3）組裝好裝置（如圖2），在分液漏斗中逐滴加入30ml 30%H2O2溶液至錐形瓶中，預熱大試管后集中加熱，觀察現(xiàn)象。

4.4實驗現(xiàn)象和結(jié)論

結(jié)束語

化學學科的新課程標準要求學生具備證據(jù)推理和科學探究等學科素養(yǎng)。理論預測是學生證據(jù)推理學科素養(yǎng)的很好體現(xiàn);探究實驗能培養(yǎng)學習科學探究的學科素養(yǎng)，是理解知識、體驗學習過程的重要途徑。

【參考文獻】

[1]張麗華.素養(yǎng)為本的元素化合物知識教學以鐵及其重要化合物為例 [B].江蘇：化學教學，2019，（8）：57-61.

[2]楊喜燕. 必修一《鐵及其化合物》教學改進研究[網(wǎng)絡].

[3]王磊.鐵及其化合物+高端備課的成果[網(wǎng)絡].