一氧化碳还原氧化铜 一氧化碳还原氧化铁教学中几个问题的探究与反思
时间：2019-02-05 03:23:58 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
文章编号：1005－6629(2007)05－0003－03中图分类号：G633.8 文献标识码：C 在一氧化碳还原氧化铁的实验教学中，由于我采用了开放式教学，学生思维活跃，提出许多质疑，在探究中他们发挥出了前所未有的潜能，取得了许多意想不到的收获。在此，我将其中几个问题的探究过程以及教学反思小结如下与大家交流。
1 生成的能被磁铁吸引的黑色固体不一定是“铁”
1.1 课堂上的尴尬
课堂上，用磁铁验证一氧化碳还原氧化铁的黑色产物是铁时，有同学向我提出：能被磁铁吸引的除铁外还有可能是四氧化三铁呀。为了让学生相信是铁，我又补做了两个实验，将反应生成的黑色固体分别与稀盐酸、硫酸铜溶液反应，然而实验结果出乎意料，并没有观察到黑色固体表面有大量的气泡（氢气）产生和红色物质（铜）析出。可见，反应生成的黑色产物真的可能不都是“铁”，意料之外实验现象让我非常尴尬。此时学生反应强烈，我只好推托说产生这一现象的原因很复杂，下一节课我们再做进一步的探究。
1.2 实验探究
我首先组织学生查阅了相关资料：一氧化碳与氧化铁在加热的条件下发生如下反应：3Fe2O3+CO=2Fe3O4＋CO2， Fe3O4＋CO=3FeO+CO2， FeO+CO=Fe+CO2， 总反应式为Fe2O3＋3CO=2Fe+3CO2。并利用实践活动课组织学生对一氧化碳与氧化铁反应产物进行了多次反复的实验探究，探究情况小结见下表。（氧化铁质量为0.5克）
1.3探究结论
以上探究不难看出：通入一氧化碳后，如果加热时间短，反应不充分，则黑色产物中有大量“四氧化三铁”；加热时间长，反应充分，则黑色产物主要为“铁”。反应产物如在空气中冷却会被重新氧化成FeO、Fe3O4、Fe2O3，温度高时重新氧化的最终产物为红色的Fe2O3。用“氢气”代替“一氧化碳”做上述实验，产生的实验现象和结论亦相同。
因此，我们做一氧化碳还原氧化铁实验时，通入一氧化碳后加热反应时间要长，反应要充分，反应后的产物要在隔绝空气的条件下冷却至室温。反应不充分或产物隔绝空气冷却的时间短，没有冷却至室温，最终得到的黑色固体可能主要为四氧化三铁。
1.4教学反思――教师应加强学习，勤于探究，提高驾驭课堂实验教学的能力
在化学实验课堂教学中出现象我这样的尴尬局面其实并不少见。首先是由于我们教师对实验教学缺乏科学探究的精神。受旧的教学理念的影响，我们教师对教材上的化学实验习惯于就事论事，不善于研究，更谈不上去探索、挖掘、创新。认为年年做老一套，甚至把实验准备工作全部交给实验员来完成，一旦遇到新问题，就有可能会招架不住。其次，教师自身的实验探究能力不强。在学生时代由于当时条件等方面因素的限制，很少有机会走进实验室进行一些实验探究活动，走上教学工作岗位后，又难得进实验室，其结果自己的实验技能差。甚至于对“CO还原Fe2O3”这样的实验望而却步，课堂上用黑板画图、投影、电脑动画来代替实验，把教学实验变成了纸上谈兵。再次，教师缺少实验探究的时间。受学校师资力量及升学等方面因素的影响，教师的教学任务繁重，每天作业本、练习册一大堆要批改，很难抽出一定的时间来开展教学实验的探究活动。
可见，我们教师必须加强学习，转变观念，提高自身的科学素养，平时挤出一定的时间走进实验室开展教学实验探究活动，努力提高自身科学探究的技能。积极做好实验课的课前准备工作，对教材上的实验作深入细致的研究，精心设计实验教学方案。同时，化学教师之间、兄弟学校化学教研组之间建立横向联系，经常沟通，对实验教学过程中可能出现的问题进行广泛交流，实现教学资源共享。只有这样才可能减少或避免课堂上的尴尬局面，驾驭课堂实验教学。
2 反应停止加热后，可以不继续通一氧化碳进行冷却
2.1学生的一个大胆的设想
一氧化碳还原氧化铁，反应停止加热后继续通一氧化碳直至生成的铁冷却到室温，其目的是防止生成的灼热的铁在撤离导管时与空气中的氧气接触而重新被氧化。当我在课堂上作上述分析时，有一位学生举手提出了这样的设想：一氧化碳还原氧化铁充分反应后停止加热时，我们可以用两个弹性较好的弹簧夹分别夹住反应玻璃管两端的橡皮管，阻止玻璃管两端空气进入，从而达到隔绝空气冷却的目的，这样也就无需用继续通一氧化碳方法来冷却了。
2.2 实验验证结果
学生提出的这个设想确实有一定的道理，为此，我组织学生对此开展了一系列的实验验证，实验结果表明学生的这种设想切实可行。用该方法完全可以起到隔绝空气冷却，防止生成的铁重新被氧化的目的。为了进一步减少实验时一氧化碳的用量，节省实验时间，他们还用直径为0.8cm左右，长约20cm玻璃导管代替粗大的玻璃反应管进行实验。
学生们还用氢气代替一氧化碳，氧化铜代替氧化铁进行实验。当对试管中的氧化铜通入氢气后加热至充分反应时，将通氢气的导管从试管中缓缓取出，立即用橡皮塞塞紧试管口，然后停止加热让试管进行自然冷却，冷却后反应生成的红色物质（铜）颜色无明显变化（生成的红色铜不再被氧化）。
可见，我们不能脱离具体的实验情境，把“一氧化碳还原氧化铁”、“氢气还原氧化铜”实验的步骤简单公式化为“通气、加热、停止加热、继续通气”。
2.3 教学反思――实验教学中，留给学生的时间和空间应多些，让学生在质疑和探究中发挥潜能，提升能力
为了确保课堂实验教学的顺利进行，防止节外生枝浪费教学时间，我们往往会一味地让学生的思维按照自己预先设计好的方向去展开，把学生的实验操作过程公式化、教条化，而且“轻过程、重结论”，留给学生时间和空间很少，忽视了学生能力的培养，扼杀了学生的创新思维和创新能力。因此，在实验教学中我们应多为学生创造些质疑提问的机会，多留给学生独立思考、独立发现和提出问题的空间，并积极创造条件让学生参与到问题分析和实验探究当中，当学生处于不断探索的情景中，他们会积极思考，开拓创新，发挥出前所未有的潜能。
3CO还原Fe2O3的条件可以是“加热”，工业炼铁的条件是“高温”
3.1一个被忽视的质疑
课堂上有学生向我发出这样的疑问：一氧化碳还原氧化铁是在酒精灯加热的条件下完成的，而为什么在写炼铁原理的化学反应方程式时反应条件要写成“高温”？在往年的教学中，也有学生质疑过这个问题，由于这个问题非教学重点，又涉及到“工业炼铁原理”，用一两句话很难说清，一直被我所忽视。作为拓宽学生的知识面，激发学生的学习兴趣，现在想来有必要向学生说清这个问题。
3.2问题探究的途径
于是我就布置他们利用课余时间到图书室、互联网上查询：“加热”、“高温”、“工业炼铁原理”等相关的知识，把查询的相关知识摘录下来（或打印出来），交给化学课代表，由课代表和班委在评比出最佳答案的基础上进行归纳小结，并在下一节化学课上对该问题做出解答。
3.3探究结果
学生们的探究热情出乎我的意料，他们收集了许多相关资料。课堂上课代表做出了如下小结：
“加热”，作为化学反应条件之一，一般来说，表示的温度泛指酒精灯火焰的温度，约在400~500℃。超过500℃以上的温度，在实验室需要用酒精喷灯或煤气灯来实现。酒精喷灯或调节正常的煤气灯温度可达700~1000℃。这就是通常所说的“高温”。一氧化碳与氧化铁反应用酒精灯加热至300℃以上就有Fe3O4生成，400℃以上就有铁生成，可见该反应在“加热”的条件下就能完成。然而，工业炼铁是以铁矿石为原料，铁矿石中的杂质脉石的主要成分是SiO2和Al2O3，它们熔点高（SiO2熔点为1713℃，Al2O3熔点为2025℃，二者的共熔温度为1545℃），在高炉条件下难以熔化，在高炉内加入主要成分为CaO（石灰）的熔剂降低其熔点后，炉渣一般也要在温度约1000℃以上开始形成。考虑到高炉炼铁反应速度、造渣过程等原因，整个炼铁过程是在“高温”下进行的。因此，炼铁原理的化学反应方程式反应条件应写“高温”，而不写“加热”。课代表的小结既简练又完整。赢得了大家的掌声。
3.4教学反思――让学生学会利用现代信息工具拓宽知识面，提升其探究问题的能力
课堂教学中或平时学生课外的质疑中的有些问题，可以让学生通过其他渠道获取信息来得到解决。学生自身努力获取的知识印象深刻，易掌握，在探究问题的过程中学生的能力也能得到培养和提高。例如：网络信息，它已成为当今世界的重要信息来源，我们在教会学生利用网络信息认识世界的过程中，还应让学生学会如何用它去探究学习中遇到的一些问题。如布置学生到互联网上查询有关信息解决学习上的问题时，要考虑互联网所提供的信息量多而杂，因此要求学生查询的内容要具体、明确，防止学生走马观花看花了眼，无从下手，浪费时间和精力。教师还可向学生提供自己的手机号码（电话号码）、电子信箱、网页网址等，使他们在获取信息解决问题的过程中及时地得到教师的支持和帮助。
参考文献：
[1]www.省略/klh/2/2033/text/zk33_157.htm
[2]www.省略/200406/ca433590..
[3]www.省略/homeworkhel...
[4]www.省略/history/fanyi/dao6.htm
[5]王祖浩.《化学》教师教学指导书.[M].上海:上海教育出版社. 2005.
