对“铁与硫酸铜溶液反应”生成物的探究与反思

对“铁与硫酸铜溶液反应”生成物的探究与反思（化学）

鹿泉区获鹿镇中学   聂立平

科学探究是一种重要的学习方法。化学实验是进行科学探究的重要方式。在化学课程标准中对科学探究提出了一定的实验标准，其中要求初步学会根据某些性质检验和区分一些常见的物质。在教学过程中，尽可能多的为学生提供体现自主性的探究活动，为提高学生科学素养的创造有利条件。

一、提出问题

人教版九年级上册化学关于质量守恒定律的探究方案二：铁钉与硫酸铜溶液反应前后质量测定的实验现象为：铁钉表面覆盖一层红色物质，溶液由蓝色变为浅绿色，天平保持平衡。该探究方案设计合理，操作简单，现象明显，解释合理。

学生们经过自主预习知道蓝色溶液是硫酸铜溶液，浅绿色溶液是生成的硫酸亚铁溶液，红色物质是生成的铜。

但在实际的教学中，许多学生却产生了疑问，红色物质为什么不是铁锈呢？同时学生给出了充足的理由及理论依据。

理论依据：普通钢铁制品在潮湿的空气中，渐渐变色，并在表面生成一种红褐色的物质，这种现象叫做钢铁的生锈。其实质是铁和空气中的氧气、水蒸气等起作用，生成铁的多种氧化物的水合物。铁锈的成分比较复杂，通常简略用Fe2O3·xH2O表示。铁锈是一种疏松多孔的物质，它不能阻碍里层的铁继续与氧气、水等反应，因此时间久了，钢铁制品就可能全部锈蚀成一堆无用的废品。尤其严重的是，钢铁在含有酸气、氯气的水蒸气中，或接触电解质溶液时，锈蚀得特别快。

学生认为红色物质是铁锈的理由：

理由一，形成铁锈需要水和空气，实验中提供了这些物质。

理由二，铁锈是红（红褐色）色的。

理由三，观察到实验中的红色物质也是疏松的。

对于学习化学只有两个月的学生而言，能把生活中观察到的铁生锈现象与化学实验现象相联系，值得肯定。

如何帮助学生运用化学知识区分这两种物质呢，首先请同学们搜集资料继续查询有关它们的性质，以此作为鉴别的依据。

二、    搜集相关资料

搜集到的有关信息如下：

铜的物理性质：

纯铜呈紫红色，熔点约1083.4℃，沸点2567℃，密度8.92g/cm3，具有良好的延展性

铜的化学性质：

（1）铜是不活泼金属。在常温下不与干燥空气中的氧气反应，

但在加热时能与氧气化合成黑色的氧化铜CuO：

（2）在潮湿的空气里，铜的表面慢慢生成一层绿色的铜锈，其成分主要是碱式碳酸铜：

（3）在金属活动性顺序中，铜位于氢之后，所以铜不能与稀盐酸或稀硫酸作用放出氢气。但在空气中铜可以缓慢溶解于稀酸中生成铜盐：

（4）铜容易被硝酸或热浓硫酸等氧化性酸氧化而溶解：

（5） 常温下铜就能与卤素直接化合，加热时铜能与硫直接化合生成CuS。

铁锈中氧化铁的化学性质：

（1）氧化铁与酸反应生成铁盐（棕黄色）和水;

（2）铝与氧化铁混合后组成铝热剂，加热后生成氧化铝和铁;

（3）氧化铁可以与碳、CO加热反应，生成铁和二氧化碳；

三、设计鉴定方案

利用搜集的不同的化学性质，依据它们性质的差异同学们设计了下列实验方案：

方案一：把少量的红色粉末放在潮湿的空气中，一段时间后观察粉末是否能变为绿色；

方案二：取少量的红色粉末加热，观察是否变为黑色；

方案三：把少量的红色粉末于试管中，加入足量的稀盐酸，观察溶液是否变色、产生气泡。

方案四：把少量的红色粉末和碳粉加热反应，观察粉末是否变黑。

通过一一对比分析，选择最优化的方案三，操作简单，不需要消耗能源，能迅速反应及时观察现象。

四、实施方案：以实验探究题的方式进行

【演示实验】 把打磨干净的铁钉放入硫酸铜溶液中，观察现象。

【提出问题】反应后一段时间后铁钉表面出现的红色物质是什么？

【假设猜想】学生们对红色物质进行了如下猜测

小亮同学：该物质是铜；

小红同学：该物质是铁锈（主要成分Fe2O3 ）；

【实验探究】为了确定红色物质的成分，老师和同学们先将红色粉末从铁钉上取出，洗净，晾干，根据前期设计思路进行如下实验验证。

【实验结论】通过实验同学们一致认为铁与硫酸铜溶液反应生成的红色物质确实是铜。

五、教学反思

教科书是重要的素材来源，对其中的实验及探究活动都不容忽视。在教学中使学生真正地参与到科学探究的过程中 ，学生能产生质疑、发现问题、提出问题，这正是我们所期待的，同时也使学生养成一种严谨的科学的学习态度。当然在本实验过程也暴露出学生分析问题的一些弱点，如，铁生锈是一个缓慢的过程，不可能在2-3分钟之内产生红色物质、盲目无效猜想、分析现象的片面性等，这些都是我们在教学过程中应对学生加以提示、引导和纠正的。