文档介绍：溶解氧和氧气传感器在《铁的重要化合物》的应用
安徽省马鞍山市第二十二中学后勇军
安徽省马鞍山市教育局教科院周朝晖
铁的重要化合物是人版必修①第三章第二节几种重要的金属化合物第三课时重要内容,其中Fe(OH)2的制备与性质是本节课的重点,在Fe(OH)2制备时,实际上只能观察到瞬间的Fe(OH)2白色沉淀(几乎分辨不出来),因此帮助学生理解氢氧化亚铁制备实验条件是教学的难点。在教学中采用传统实验与威尼尔溶解氧传感器和氧气传感器相结合,从定性到定量来突破教学难点,从感性到理性引导学生建构知识,实际效果很好。
……
【学生实验1】氢氧化铁、氢氧化亚铁的制备
实验操作
实验现象
化学方程式
试管中有
试管中有
【问题情景1】阅读课文,结合实验现象,思考与讨论:
Fe(OH)2沉淀是白色,为什么往FeSO4溶液中滴加NaOH溶液后生成的沉淀会出现颜色变化?
【学生猜想】可能的因素:
(1)空气中的氧气氧化了Fe(OH)2
(2)溶液中的氧气氧化了Fe(OH)2
(3)溶液中少量的Fe2+被氧化为Fe3+
……
【问题情景2】如何设计实验验证你的猜想呢?
【手持实验2】定量探究影响Fe(OH)2的原因
仪器:威尼尔溶解氧传感器和氧气传感器、三颈瓶、分液漏斗、电脑;
药品:新制的FeSO4溶液、NaOH溶液。
操作:搭好装置,连接好传感器,向三颈瓶中滴加NaOH溶液,采集数据。展示图(一)溶解氧传感器
学生得出结论:反应溶液中DO(溶解氧)变化随着氢氧化钠的滴加而减少。
展示图(二)氧气传感器
学生得出结论:反应容器中氧气变化随着氢氧化钠的滴加也而减少。因此,溶液中的溶解氧和容器中空气中的氧气对氢氧化亚铁的生成都有影响。
实验现象:溶液中先有白色沉淀,后变为灰绿色,逐渐变为红褐色。
【问题情景3】通过数字化实验,实验室如何制取白色的氢氧化亚铁?
【学生讨论】依据反应原理,重新设计方案;
Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
控制变量:实验的关键是防止氧气和Fe2+被氧化为Fe3+
归纳学生设计的方法:
(1)将溶解氢氧化钠和亚铁盐的蒸馏水煮沸(除去溶解的氧气);
(2)滴加 NaOH 溶液时使用长胶头滴管且插入液面以下,再将 NaOH 溶液挤出(使Fe(OH)2与空气隔离);
(3)在亚铁盐溶液液面上加隔氧剂(如加入苯、植物油等密度比水小,而又不溶于水的有机溶剂),由于液封作用,防止了生成的Fe(OH)2被氧化;
(4)采用新制备的亚铁盐溶液且加入过量Fe粉(Fe2+易被空气中的氧