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红砖中氧化铁成分的检验
2006.11
化学俱乐部
课题：红砖中氧化铁成分的检验 活动时间：2006年11月
课题小组长：赵亮
课题组成员：高一(4)班全体同学
地点：化学实验室1 活动过程：
新课程倡导自主、合作、探究的学习方式，变学生的被动学习为主动学习。而研究性学习综合了这些新的学习方式。为此在化学实验教学中要加强研究性学习活动，用它来改造传统的化学实验教学。
一、实验探究 实验探究的目的:
①运用Fe3+的检验方法，探究红砖中是否含有氧化铁；②实验条件的控制。 1.提出问题:砖是人们日常生活中常见的物质，同是用粘土烧制的砖，为什么有的是红色有的是青色?红砖中红色的物质是什么?
2.实验假设:请学生提出假设:红砖中红色的物质是什么用什么方法检验?学生思考、讨论认为:粘土中可能含有铁的化合物，在高温加热的过程中转化为氧化铁(红色)。假定红砖中有氧化铁，则氧化铁溶于盐酸转化为Fe3+，然后利用Fe3+的检验证明红砖中有氧化铁。
有学生提出一个新问题:工业盐酸中常常含有Fe3+，怎样保证Fe3+不是盐酸中带来的?
3.设计实验方案:怎样用实验证明盐酸中没有Fe3+，而红砖中含有氧化铁?通过分析实验原理，设计出实验方案(包括实验用品、实验步骤)，然后进行交流。①化学反应原理:Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O；Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3(红色溶液)；Fe3+3OH-=Fe(OH)3↓(红褐色沉淀)②根据反应原理选择仪器、药品和实验装置。仪器:烧杯、玻璃棒、试管、胶头滴管。药品:红砖样品、稀盐酸、KSCN溶液、NaOH溶液。
③设计实验步骤和观察重点:学生主要设计出以下两种方案:
方案一:(1)取少量盐酸于试管中，滴加KSCN溶液，若无红色出现，说明盐酸中不含有Fe3+。
(2)取红砖样品，用稀盐酸溶解，取上层清液2ml于试管中，滴加KSCN溶液，若溶液显红色，证明溶液中有Fe3+，说明红砖中有氧化铁成分。方案二:取红砖样品，用稀盐酸溶解、过滤，取上层清液2ml于试管中，滴加NaOH溶液，若溶液显红褐色沉淀，证明溶液中有Fe3+，说明红砖中有氧化铁成分。
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4.实施实验:学生根据自己设计的实验方案分别实施方案一或方案二(故意给学生准备了未知浓度的盐酸)。实验过程中发现，红砖和盐酸混合后得到的是砖红色的悬浊液，为了尽快得到溶液，有的小组设计了过滤操作，有的小组采取静置的方法。按方案一进行实验时，有的小组实验现象明显，但有的小组溶液只出现浅红色，有的小组溶液几乎无色。按方案二实验时，有的什么沉淀都没有，有的出现了少量白色浑浊，而不是红褐色沉淀。实验现象与学生的预期有较大的差异。
5.结论与解释:引导学生分析现象，找到实验成功和失败的原因。方案一溶液显红色，说明Fe3+的确存在，进而可以说明红砖中有氧化铁。但为什么有的小组实验不成功?学生讨论认为，根据勒夏特列原理，增加反应物的浓度，可以促进化学平衡向生成物方向移动。因此溶液中被检验出的离子浓度必须足够大，这样，加入适当浓度的盐酸后，反应才能显著进行。由于红砖样品没有经过研磨，加的盐酸过多，又没有充分反应，导致溶液中Fe3+浓度过低，还可能和SCN的浓度太低有关。改进实验方案，探索最佳条件:把25个实验小组分成5组进行对照实验。把约20g的红砖研成粉末，放入小烧杯中，分别加入约30ml各种浓度的盐酸，通过过滤的方法取得滤液2ml于试管中，加入0.1mol/L的KSCN溶液2~3滴。观察溶液颜色的变化。可见，选用3mol/L的盐酸溶液现象已比较明显。
方案二中为什么不会产生红褐色沉淀?白色浑浊又是什么?Fe3+是否与OH-生成了Fe(OH)3?有的同学认为，也许是盐酸过量，加入的氢氧化纳溶液浓度过小，没能和Fe3+反应，于是该用饱和氢氧化纳溶液，结果能得到少量白色浑浊。至于白色浑浊，学生分析:一般粘土的成分中有Ca2+、Al3+、Mg2+，因此白色浑浊的成分可能是Ca(OH)2、Al(OH)3、Mg(OH)2的混合物。若Fe3+与OH-反应生成沉淀，那么在产生白色沉淀的试管中滴加KSCN溶液不显红色，反之
则显红色。实验证明不显红色，说明Fe3+已转化为Fe(OH)3沉淀。致于观察不到红褐色沉淀，是因为产生的Fe(OH)3沉淀量很少，被相对大量的白色沉淀所掩盖。当向该悬浊液加入盐酸，溶液出现红色，进一步说明Fe3+的存在。
6.反思与评价:由于不注意实验条件的控制，方案一可能失败。可以说，探寻、控制实验的最佳条件，是化学实验成功的关键。方案二中当粘土中存在Ca2+、Al3+、Mg2+等干扰离子，且Fe3+浓度过低时，不宜用NaOH溶液检验。
二、课后探究
在完成了红砖中氧化铁的检验后，有的同学又提出了许多新的问题。我将学生提出的问题进行了归纳整理，让学生自愿参加课后的继续探究。如:口服补铁剂中的铁元素是以怎样的形式存在的?哪些天然食品铁元素含量比较丰富?铁元素是以怎样的形式存在的?人体内的铁元素是不是多多有益?课后探究是课堂探究的延续。课后探究让学生真正领略到研究性学习的乐趣，体验到化学和社会生活的密切关系，激发起学生学习化学的兴趣。 如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！
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