劉婷婷

(安徽省阜陽第一中學(xué) 安徽 阜陽 236000)

1.知識角度

鐵元素是一種特殊的過渡元素：從性質(zhì)視角掌握鐵的基本性質(zhì)是認識鐵及其化合物的基礎(chǔ)，包括元素在周期表中的具體位置、化合價、與其他化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系等[1]。鐵及其化合物知識內(nèi)容豐富，主要包含結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途。通過對鐵及其化合物的學(xué)習(xí)，建立一個學(xué)習(xí)模型，對后續(xù)其他物質(zhì)的學(xué)習(xí)會有很大幫助。

鐵及其化合物考察知識內(nèi)容有以下幾點：(1)鐵的原子序數(shù)、在周期表中的位置、電子排布式(圖)、還原性、常見價態(tài)等。(2)鐵單質(zhì)的物理性質(zhì)、存在形態(tài)、與氧氣、氯氣、硫等氧化劑的反應(yīng)。(3)鐵的化合物：①氧化亞鐵、氧化鐵和四氧化三鐵的顏色、俗名、溶解性、與稀鹽酸、稀硫酸和稀硝酸的反應(yīng)現(xiàn)象和產(chǎn)物。②氫氧化亞鐵和氫氧化鐵的顏色、狀態(tài)、溶解性、穩(wěn)定性、與氧化劑(如氧氣、硝酸、過氧化氫等)反應(yīng)、制備保存等。③亞鐵鹽和鐵鹽相互轉(zhuǎn)化。

為了更好地將內(nèi)容串聯(lián)起來，可以通過展示生活中常見鐵的化合物和情景創(chuàng)設(shè)引導(dǎo)學(xué)生從物質(zhì)類別、元素價態(tài)兩個角度對物質(zhì)進行分類，初步建立和應(yīng)用物質(zhì)分類和元素價態(tài)的視角和模型，從不同種類、不同價態(tài)認識物質(zhì)的組成。在課堂教學(xué)中，首先以物質(zhì)分類為基礎(chǔ)，借助元素周期表，掌握化合物結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的遞變規(guī)律，其次注重邏輯關(guān)系，采用表格、圖像等方式實現(xiàn)鐵及其化合物知識的結(jié)構(gòu)化。最后，以模型歸納圖展示亞鐵離子和鐵離子氧化還原反應(yīng)方程式的書寫過程，形成結(jié)構(gòu)化的化學(xué)概念和化學(xué)基本理論。當然在習(xí)題講解中注重知識的銜接和拓展，在已學(xué)知識體系中納入新學(xué)知識，并加以概括總結(jié)，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建思維導(dǎo)圖，得到完整的知識系統(tǒng)。

2.實驗角度

化學(xué)課程標準中對“元素及其化合物”內(nèi)容提出以下要求：能利用典型代表物的性質(zhì)和反應(yīng)，設(shè)計常見物質(zhì)制備、分離、提純、檢驗等簡單任務(wù)的方案，能從物質(zhì)類別和元素價態(tài)變化的視角說明物質(zhì)的轉(zhuǎn)化路徑；以及能根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)分析實驗室、生產(chǎn)、生活及環(huán)境中的某些常見問題，說明妥善保存、合理使用化學(xué)品的常見方法[2]；以上這些目標可以通過藥品食品中鐵元素價態(tài)的檢驗來達成。

(1)檢驗藥片在保存過程中鐵元素是否被部分氧化為正三價，建立平衡的基本概念，從粒子濃度角度把握配位鍵的形成，了解濃度對配位平衡的影響。利用配合物的顏色進行定性檢驗，感受化學(xué)知識在生活中的應(yīng)用。(2)檢驗補鐵藥片中鐵元素的存在價態(tài)是否為二價。(3)選擇檢驗Fe2+和Fe3+的試劑，提升宏觀辨識與微觀探析的核心素養(yǎng)。(4)探索鄰二氮菲檢驗Fe2+的酸堿性條件，提升學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識[3]。(5)利用色度傳感器法測定食物中鐵元素含量，通過對食物中鐵元素含量的測定，找到不同食物比如干黑木耳、銀耳、海帶等鐵元素含量的高低，指導(dǎo)學(xué)生健康飲食[4]。

3.實際應(yīng)用角度

學(xué)科素養(yǎng)要求學(xué)生具備科學(xué)的思維方法，能發(fā)現(xiàn)問題、擁有解決問題基本方法和綜合應(yīng)用能力；分析高考題目可以幫助學(xué)生找到問題的核心，把握知識點的應(yīng)用，更加深入思考問題的來源和實際應(yīng)用。高考題目中有關(guān)鐵及其化合物的考察如下：

3.1 亞鐵離子和鐵離子檢驗。(2020·新課標Ⅰ)為驗證不同化合價鐵的氧化還原能力，利用下列電池裝置進行實驗。實驗前需要對鐵電極表面活化。在FeSO4溶液中加入幾滴Fe2(SO4)3溶液，將鐵電極浸泡一段時間，鐵電極表面被刻蝕活化。檢驗活化反應(yīng)完成的方法是______。

3.2 工業(yè)流程中鐵的氧化和沉淀。(2019·新課標1)硫酸鐵銨[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一種重要鐵鹽。為充分利用資源，變廢為寶，在實驗室中探究采用廢鐵屑來制備硫酸鐵銨：

回答下列問題：(3)步驟③中選用足量的H2O2，理由是____。分批加入H2O2，同時為了___，溶液要保持pH小于0.5。

分析：(3)H2O2可以將Fe2+氧化為Fe3+，且H2O2的還原產(chǎn)物為H2O，不會引入新的雜質(zhì)。因為H2O2本身易分解，所以在加入時需分量加入，同時為了防止Fe3+水解，溶液要保持pH小于0.5。

3.3 鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕。(2019年江蘇卷)將鐵粉和活性炭的混合物用NaCl溶液濕潤后，置于如圖所示裝置中，進行鐵的電化學(xué)腐蝕實驗。下列有關(guān)該實驗的說法正確的是( )

B.鐵腐蝕過程中化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為電能

C.活性炭的存在會加速鐵的腐蝕

D.以水代替NaCl溶液，鐵不能發(fā)生吸氧腐蝕

分析：本題考查金屬鐵的腐蝕。根據(jù)電解質(zhì)溶液的酸堿性可判斷電化學(xué)腐蝕的類型。

本文從知識角度、實驗角度和實際應(yīng)用角度對鐵及其化合物的性質(zhì)進行概括總結(jié)，知識角度可以培養(yǎng)學(xué)生的宏觀辨識、微觀探析能力；實驗角度可以培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力和實驗創(chuàng)新意識；實際應(yīng)用角度可以增強學(xué)生的證據(jù)推理、模型認知的能力，并孕育科學(xué)精神與社會責(zé)任感。