施飛霞

(浙江省海寧市第一中學(xué))

一、問(wèn)題的提出

高三的復(fù)習(xí)課內(nèi)容多、節(jié)奏快,在高中課程中起著“回顧與整理、深化與遷移”的重要作用。一輪復(fù)習(xí)多以“真題剖析—知識(shí)整理—方法歸納—遷移運(yùn)用”的模式展開(kāi),環(huán)節(jié)緊湊,講練結(jié)合,以夯實(shí)基礎(chǔ)為主。二輪復(fù)習(xí)則側(cè)重于對(duì)重難點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行提煉和歸納,完善知識(shí)體系,構(gòu)建解題模型,提升學(xué)科核心素養(yǎng)。在教學(xué)中,二輪復(fù)習(xí)要有別于一輪復(fù)習(xí)模式,避免只是對(duì)知識(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單的重復(fù)與再現(xiàn),而缺乏對(duì)知識(shí)的整合與提升;避免只是教會(huì)學(xué)生用碎片化的知識(shí)去思考和解決問(wèn)題,而缺乏對(duì)題目的聯(lián)系與對(duì)比。

主題式教學(xué)最早由美國(guó)教學(xué)家哈納進(jìn)行首次定義。他提出主題式教學(xué)是指圍繞具體的一個(gè)具體的、有社會(huì)意義的主題,展開(kāi)有目的的學(xué)習(xí)的過(guò)程。本文基于主題式教學(xué)模式,在學(xué)生已有的知識(shí)水平基礎(chǔ)上,基于教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生思維提升的需求,打破傳統(tǒng)復(fù)習(xí)課的局限,確定一個(gè)主題,創(chuàng)造一條主線,圍繞主線展開(kāi)復(fù)習(xí),實(shí)現(xiàn)學(xué)生由低階思維向高階思維的遷移。

二、設(shè)計(jì)思路

在金屬及其化合物的二輪復(fù)習(xí)中,學(xué)生已經(jīng)熟悉各物質(zhì)的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí),建立了相對(duì)完整的知識(shí)體系,但對(duì)于高鐵酸鉀這個(gè)物質(zhì)還不太熟悉,學(xué)生對(duì)于該物質(zhì)的認(rèn)識(shí)是零散的。同時(shí)鐵元素除了常見(jiàn)的正二價(jià)、正三價(jià),還有正六價(jià),其具有豐富的價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)變關(guān)系,是氧化還原反應(yīng)和離子反應(yīng)的重要載體,因此有必要對(duì)高鐵酸鉀做一個(gè)綜合的復(fù)習(xí)。

以高鐵酸鉀為主題,以“物質(zhì)推斷—性質(zhì)分析—制備方法—綜合應(yīng)用”為主線,精選習(xí)題,層層遞進(jìn),逐步深入。既全面復(fù)習(xí)了高鐵酸鉀的內(nèi)容,又從選擇、推斷、原理、實(shí)驗(yàn)等不同題型進(jìn)行考查,使得復(fù)習(xí)更全面,更有針對(duì)性。通過(guò)“高鐵酸鉀”的復(fù)習(xí)課,呈現(xiàn)出高三課堂中運(yùn)用主題式復(fù)習(xí)模式的流程,探索高三課堂教學(xué)的有效模式,完善學(xué)生的知識(shí)體系,培養(yǎng)學(xué)生的思維能力,滲透學(xué)科核心素養(yǎng),切實(shí)提高復(fù)習(xí)課的有效性。

三、教學(xué)過(guò)程與意圖

(一)導(dǎo)入——高鐵酸鉀的推斷

【例1】為探究化合物A(僅含三種元素,摩爾質(zhì)量為198 g/mol)的組成與性質(zhì),設(shè)計(jì)并完成以下實(shí)驗(yàn):取3.96 g化合物A溶于水中,一段時(shí)間后全部轉(zhuǎn)化為B(紅褐色沉淀)、C(一種堿)和氣體單質(zhì)D(可使帶火星的木條復(fù)燃),向溶液中加入100 mL 0.6 mol/L的稀硫酸,再加入含有0.08 mol KOH的溶液,恰好完全反應(yīng)。過(guò)濾,將沉淀洗滌后充分灼燒,得到紅棕色固體粉末1.60 g;將所得溶液在一定條件下蒸發(fā)可得到一種純凈的不含結(jié)晶水的鹽。

(1)化合物A的化學(xué)式:________;

(2)化合物A與H2O反應(yīng)的離子方程式為

______________________________。

【參考答案】(1)K2FeO4

【設(shè)計(jì)意圖】無(wú)機(jī)推斷分析是高考的重難點(diǎn),選擇無(wú)機(jī)推斷題作為高鐵酸鉀的引入點(diǎn),通過(guò)定性和定量的雙重分析,學(xué)生可以推導(dǎo)得出高鐵酸鉀這個(gè)物質(zhì),進(jìn)而引出主題,學(xué)生通過(guò)推斷分析得出高鐵酸鉀,激發(fā)了學(xué)生對(duì)于高鐵酸鉀的興趣。第二小問(wèn)根據(jù)題目信息寫(xiě)出高鐵酸鉀與水反應(yīng)的離子方程式,自然地過(guò)渡到高鐵酸鉀的性質(zhì)學(xué)習(xí)。

(二)深入——高鐵酸鉀的性質(zhì)

【知識(shí)補(bǔ)充】

1.鐵元素的價(jià)態(tài)

鐵元素原子的價(jià)電子層結(jié)構(gòu)為3d64s2,一般情況下,鐵表現(xiàn)為+2價(jià)和+3價(jià),在強(qiáng)氧化劑的作用下,才會(huì)反應(yīng)生成不穩(wěn)定的+6價(jià)(高鐵酸鹽),從而具有強(qiáng)氧化性。

2.高鐵酸鉀的性質(zhì)

高鐵酸鉀為暗紫色、有光澤的粉末,在198℃以下、干燥空氣中穩(wěn)定存在,加熱條件下發(fā)生分解反應(yīng),極易溶于水,微溶于KOH溶液,在酸性或中性溶液中能快速產(chǎn)生O2,在0～5℃的強(qiáng)堿溶液中穩(wěn)定存在。高鐵酸鉀是一種集氧化、消毒、吸附、凝聚、殺菌、去污于一身的新型、高效的多功能水處理劑。

【思考】高鐵酸鉀具有強(qiáng)氧化性,在使用高鐵酸鉀進(jìn)行消毒后,高鐵酸鉀的產(chǎn)物以什么形式存在呢?請(qǐng)?zhí)岢霾孪?并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

【分析】

實(shí)驗(yàn)猜想實(shí)驗(yàn)方案猜想1:全部為Fe2+取消毒后的溶液,先滴加硫氰化鉀溶液,無(wú)明顯現(xiàn)象,再滴加少量新制氯水,出現(xiàn)血紅色猜想2:全部為Fe3+取消毒后的溶液,滴加硫氰化鉀溶液,出現(xiàn)血紅色;另取溶液,滴加鐵氰化鉀溶液,無(wú)藍(lán)色沉淀猜想3:Fe2+和Fe3+都有取消毒后的溶液,滴加硫氰化鉀溶液,出現(xiàn)血紅色;另取溶液,滴加鐵氰化鉀溶液,出現(xiàn)藍(lán)色沉淀

【思考】高鐵酸鉀用于殺菌、凈水的原理是什么?

【例2】用高鐵酸鉀(K2FeO4)對(duì)來(lái)自河、湖的淡水消毒,是城市飲水處理新技術(shù),下列對(duì)高鐵酸鉀用于飲水處理的分析正確的是

( )

A.K2FeO4在溶液中顯酸性,能殺菌消毒

B.在K2FeO4中鐵元素顯+6價(jià),具有強(qiáng)還原性,能殺菌消毒

C.K2FeO4的還原產(chǎn)物為Fe3+,其易水解產(chǎn)生Fe(OH)3膠體,使水中懸浮物聚沉

D.溶液pH越小,K2FeO4越穩(wěn)定

【分析】高鐵酸鉀在溶液中水解顯堿性,A不正確;高鐵酸鉀中鐵元素的化合價(jià)為+6,具有強(qiáng)氧化性,能殺菌消毒,B不正確;高鐵酸鉀作氧化劑時(shí),其還原產(chǎn)物為Fe3+,Fe3+水解得到Fe(OH)3膠體,具有強(qiáng)吸附能力可用于凈水,C正確;高鐵酸鉀在酸性條件下不能穩(wěn)定存在,快速產(chǎn)生O2,D不正確。

( )

A.□處的物質(zhì)應(yīng)為KCl

B.每轉(zhuǎn)移1 mol e-,可以得到33 g K2FeO4

C.該反應(yīng)中鐵元素的化合價(jià)升高

D.氧化性:Cl2>K2FeO4

【分析】根據(jù)化學(xué)方程式前后原子守恒可知,□處的物質(zhì)應(yīng)為KCl,A正確;根據(jù)得失電子守恒可知2K2FeO4～6e-,故每轉(zhuǎn)移1 mol e-,可得到66 g K2FeO4,B不正確;從化學(xué)方程式中可知鐵元素的化合價(jià)從+3升高到+6,C正確;Cl2為氧化劑,K2FeO4為氧化產(chǎn)物,故氧化性:Cl2>K2FeO4,D正確。

【設(shè)計(jì)意圖】從結(jié)構(gòu)到價(jià)態(tài)到性質(zhì),總結(jié)歸納高鐵酸鉀的相關(guān)知識(shí)。再通過(guò)兩道選擇題用以檢測(cè)高鐵酸鉀性質(zhì)和用途,一道題從凈水消毒的角度考查,另一道題從氧化還原的角度考查,從而較全面地考查了高鐵酸鉀的性質(zhì),同時(shí)由例3也引出了高鐵酸鉀的制備方法。

(三)整合——高鐵酸鉀的制備

【思考】制備高鐵酸鉀所需要的鐵源形式多樣,常見(jiàn)的鐵源包括單質(zhì)鐵、氧化鐵、三價(jià)鐵鹽、二價(jià)鐵鹽等,如圖1是制備高鐵酸鉀的實(shí)驗(yàn)裝置圖,請(qǐng)分析其原理。

圖1

【分析】整個(gè)裝置利用高錳酸鉀和濃鹽酸在常溫下制備氯氣,通過(guò)飽和食鹽水除去HCl(g)后再通入裝置C與KOH溶液反應(yīng)生成KClO,將Fe(OH)3氧化成K2FeO4,剩余的氯氣通入NaOH溶液進(jìn)行尾氣處理。

【思考】裝置B的作用有哪些?

【分析】裝置B既可以除去氯氣中混有的氯化氫氣體,又可以觀測(cè)氣體流速,控制通入裝置C中的氯氣量。

【思考】裝置C中除了生成KClO,還可能生成KClO3等,可以采取哪些措施減少副反應(yīng)的發(fā)生?

【分析】采用攪拌,防止局部濃度過(guò)大;混入氮?dú)庀♂屄葰獾臐舛?將反應(yīng)置于冷水浴中降低反應(yīng)溫度等。

【例4】高鐵酸鹽在能源、環(huán)保等方面有著廣泛用途。濕法、干法制備高鐵酸鹽的原理如表所示:

濕法強(qiáng)堿性介質(zhì)中,Fe(NO3)3與NaClO反應(yīng)生成紫紅色高鐵酸鹽溶液干法Fe2O3、KNO3、KOH混合加熱共熔生成紫紅色高鐵酸鹽和KNO2等產(chǎn)物

(1)工業(yè)上用濕法制備高鐵酸鉀(K2FeO4)的流程如圖2所示:

圖2

①反應(yīng)Ⅱ的離子方程式為

;

②加入飽和KOH溶液的目的是

____________。

(2)干法制備K2FeO4的反應(yīng)中,氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_(kāi)_______。

(3)除濕法、干法制備高鐵酸鹽外,我國(guó)學(xué)者還提出用鎳(Ni)、鐵作電極電解濃NaOH溶液制備高鐵酸鹽Na2FeO4的方案,裝置如圖3所示。

圖3

①Ni電極作________(填“陰”或“陽(yáng)”)極;

②Fe電極的電極反應(yīng)式:

。

(2)3∶1

【總結(jié)】

表1 三種高鐵酸鉀制備方法比較

【設(shè)計(jì)意圖】從濕法、干法、電解法三種制備方法探究高鐵酸鉀的制備原理,在復(fù)習(xí)內(nèi)容上融入化學(xué)反應(yīng)原理、電化學(xué)知識(shí),使得內(nèi)容和形式更加豐富。以濕法、干法制備高鐵酸鉀的流程為依托,考查反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)和氧化還原反應(yīng)的相關(guān)內(nèi)容,電解法制備高鐵酸鉀運(yùn)用電解池的相關(guān)原理,回顧并拓展電化學(xué)的知識(shí)。對(duì)比三種不同的制備方法,干法制備步驟簡(jiǎn)單,但反應(yīng)溫度難以控制;濕法工藝成熟,但方法復(fù)雜;電解法操作簡(jiǎn)便,但能耗較高,通過(guò)對(duì)三種制備方法的比較和分析,最終在廣度和深度上升華了高鐵酸鉀的相關(guān)內(nèi)容。

(四)檢測(cè)——高鐵酸鉀的應(yīng)用

【例5】實(shí)驗(yàn)小組制備高鐵酸鉀(K2FeO4)并探究其性質(zhì)。已知K2FeO4為紫色固體,微溶于KOH溶液;具有強(qiáng)氧化性,在酸性或中性溶液中快速產(chǎn)生O2,在堿性溶液中較穩(wěn)定。

(1)將氯氣通入含F(xiàn)e(OH)3和KOH溶液的混合物中,得到紫色固體A和溶液A。取紫色溶液A,加入稀硫酸,產(chǎn)生黃綠色氣體,得溶液a,經(jīng)檢驗(yàn)氣體中含有Cl2。為證明是否K2FeO4氧化了Cl-而產(chǎn)生Cl2,設(shè)計(jì)以下方案:

方案Ⅰ取少量a,滴加KSCN溶液至過(guò)量,溶液呈紅色方案Ⅱ用KOH溶液充分洗滌固體A,再用KOH溶液將K2FeO4溶出,得到紫色溶液b。取少量b,滴加鹽酸,有Cl2產(chǎn)生

①由方案Ⅰ中溶液變紅可知a中含有________離子,但該離子的產(chǎn)生不能判斷一定是K2FeO4將Cl-氧化,還可能由__________________________(離子用方程式表示)產(chǎn)生。

②方案Ⅱ可證明K2FeO4氧化了Cl-。用KOH溶液洗滌的目的是

。

。

。

(2)> 溶液的酸堿性不同

不能說(shuō)明,方案:向紫色溶液b中滴加過(guò)量稀H2SO4,觀察溶液紫色快速褪去還是顯淺紫色(合理即可)

(1)步驟①中發(fā)生的離子方程式為

____________________;

(2)原溶液中K2FeO4的物質(zhì)的量濃度為

________(用含字母的代數(shù)式表示)。

【設(shè)計(jì)意圖】例5、例6考查學(xué)生對(duì)信息的處理能力和對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力,涉及陌生氧化還原反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、分析計(jì)算等內(nèi)容,同時(shí)也有對(duì)課堂內(nèi)容進(jìn)行延伸,例如比較氯氣和高鐵酸鉀的氧化性,起到了很好的檢測(cè)作用。這兩道題在問(wèn)題設(shè)置上層層遞進(jìn),多角度考查知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系,充分體現(xiàn)了化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

四、反思與感悟

(一)呈現(xiàn)學(xué)科特色,發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)

重視對(duì)教材內(nèi)容的二次加工與呈現(xiàn),使教材和試題成為一種動(dòng)態(tài)的課程資源,呈現(xiàn)學(xué)科特色。以“物質(zhì)的推斷—物質(zhì)的性質(zhì)—物質(zhì)的制備—物質(zhì)的應(yīng)用”為主線復(fù)習(xí)知識(shí),通過(guò)選擇題、推斷題、原理題、實(shí)驗(yàn)題等多種題型從多角度考查知識(shí)。高三的二輪復(fù)習(xí)采取主題式復(fù)習(xí)模式,立足學(xué)生的知識(shí)水平,符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,滿足學(xué)生的知識(shí)需求,讓學(xué)生更有效地參與課堂教學(xué),落實(shí)教學(xué)目標(biāo),發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。

(二)構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò),培養(yǎng)學(xué)生綜合能力

“學(xué)生保持在記憶里的東西越多,就越有必要進(jìn)行總結(jié)概括,越有必要從具體材料中抽象出真理來(lái),越有必要進(jìn)行思考和推論?！睂W(xué)生覺(jué)得化學(xué)難學(xué),很多時(shí)候是因?yàn)樗麄兊闹R(shí)是零散的,缺乏知識(shí)間的聯(lián)系。通過(guò)主題式復(fù)習(xí),以核心物質(zhì)為中心進(jìn)行發(fā)散,構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò),完善知識(shí)體系,活化知識(shí)應(yīng)用。同時(shí)也能發(fā)揮學(xué)生的主體作用,通過(guò)不斷深入問(wèn)題,引導(dǎo)學(xué)生逐步深入思考,培養(yǎng)學(xué)生的思維能力以及提高解決問(wèn)題的能力。

(三)改變復(fù)習(xí)模式,促進(jìn)教師專業(yè)發(fā)展

在高三的復(fù)習(xí)課中,教師要改變觀念,從“多講多練”到“精講精練”,從“一題一講”到“多題串聯(lián)”。運(yùn)用主題式復(fù)習(xí)模式將同一主題的內(nèi)容設(shè)置一條主線,逐一突破,打造高效課堂,提高復(fù)習(xí)的有效性。同時(shí)對(duì)教師自身而言,選擇試題、設(shè)計(jì)主線的過(guò)程也是在不斷探索、實(shí)踐和反思的過(guò)程,有利于教師專業(yè)水平的發(fā)展和提升。