高三化學一輪復習 利用鈦白粉廢渣制備鐵黃的研究 說課 課件

基于反應條件控制的鐵及其化合物的復習——利用鈦白粉廢渣制備鐵黃的研究1.2.3.4.5.背景分析教學目標教學策略教學反思教學過程內(nèi)容標準學業(yè)要求學業(yè)質(zhì)量標準結(jié)合真實情境中的應用實例或通過實驗探究，了解鈉、鐵及其重要化合物的主要性質(zhì)，了解這些物質(zhì)在生產(chǎn)、生活中的應用結(jié)合實例認識金屬、非金屬及其化合物的多樣性，了解通過化學反應可以探索物質(zhì)性質(zhì)、實現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化，認識物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化在促進社會文明進步、自然資源綜合利用和環(huán)境保護中的重要價值能利用典型代表物的性質(zhì)和反應，設計常見物質(zhì)制備、分離、提純、檢驗等簡單任務的方案。能從物質(zhì)類別和元素價態(tài)變化的視角說明物質(zhì)的轉(zhuǎn)化路徑能選擇實例說明溶液pH的調(diào)控在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學研究中的重要作用能設計實驗方案探究物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化。能結(jié)合生產(chǎn)和生活實際問題情境說明化學變化中能量轉(zhuǎn)化、調(diào)控反應條件等的重要應用。能從宏觀與微觀、定性與定量等角度對物質(zhì)變化中的能量轉(zhuǎn)化進行分析和表征。能依據(jù)化學變化中能量轉(zhuǎn)化的原理，提出化學變化實現(xiàn)能量儲存和釋放的有使用價值的建議。強調(diào)建立分析解決真實問題的思路內(nèi)容標準、學業(yè)要求及學業(yè)質(zhì)量標準學習目標形成解決工業(yè)實際問題的思路和策略基于工業(yè)實際問題，設計物質(zhì)轉(zhuǎn)化的路徑建立對反應條件控制的認識角度教學思路創(chuàng)設任務設計方案分析數(shù)據(jù)改進方案交流評價進行實驗設計由鈦白粉廢渣制備鐵黃的流程

除雜物質(zhì)轉(zhuǎn)化制備FeSO4鈦白粉廢渣保存FeOOH晶種產(chǎn)品（pH的調(diào)控）解決工業(yè)生產(chǎn)實際問題的思路和策略條件控制（類別、價態(tài)）鐵黃（化學式為FeOOH）是一種重要的化工產(chǎn)品，常用作黃色顏料任務背景鈦白粉廢渣會造成嚴重的環(huán)境污染和資源浪費，利用鈦白粉廢渣制備鐵黃是目前的研究熱點任務背景創(chuàng)設任務任務：設計由鈦白粉廢渣制備鐵黃的流程資料1：鈦白粉廢渣成分：主要為FeSO4·H2O，含少量TiOSO4和不溶物資料2：TiOSO4易溶于水，在熱水中易水解TiOSO4+(x+1)H2OTiO2·xH2O↓+H2SO4鈦白粉廢渣鐵黃FeSO4·H2O少量TiOSO4不溶物FeOOH任務1：純化FeSO4分析體系，明確任務引導學生關(guān)注核心元素的傳遞任務1：純化任務2：制備鐵黃思考：如何除去鈦白粉廢渣中的TiOSO4和不溶物？討論：防止Fe2+被氧化（2）如何保存FeSO4溶液調(diào)pH=3，抑制Fe2+的水解FeSO4·H2O少量TiOSO4不溶物FeSO4（1）除雜試劑的選擇(pH=3)加入過量鐵粉體會pH調(diào)控在分離提純和物質(zhì)保存中的重要作用TiOSO4+(x+1)H2OTiO2·xH2O↓+H2SO4任務2：制備晶種為制備高品質(zhì)鐵黃產(chǎn)品，需先制備少量鐵黃晶種。FeSO4·H2O少量TiOSO4不溶物FeOOHFeSO4FeOOH晶種學生分組活動：設計由FeSO4制備FeOOH的轉(zhuǎn)化途徑設計由FeSO4制備FeOOH的轉(zhuǎn)化途徑+氧化劑Fe2+FeOOH關(guān)注價態(tài)討論：氧化劑的選擇空氣氧化法結(jié)論：實驗現(xiàn)象：方案1：直接向FeSO4溶液中通入O2，至有鐵黃生成反應原理：設計實驗：一段時間后，沒有黃色沉淀生成抽氣泵三口瓶資料1：分析實驗數(shù)據(jù)：思考：結(jié)合資料，推測沒有出現(xiàn)黃色沉淀的原因：隨反應進行，溶液酸性逐漸增強，F(xiàn)eOOH在該體系中不能穩(wěn)定存在資料2：pH過低，F(xiàn)eOOH易溶解；pH過高，容易生成雜質(zhì)，因此鐵黃晶種制備的pH應控制在4-5設計由FeSO4制備FeOOH的轉(zhuǎn)化途徑氧化劑Fe2+FeOOH調(diào)pH關(guān)注價態(tài)關(guān)注pH改進方案：方案二：Fe2+Fe3+FeOOH（1）先通空氣至溶液變成棕黃色（2）再滴加氨水至pH=4實驗原理：(由學生寫出相關(guān)離子方程式）4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2OFe3++3NH3?H2O=FeOOH+3NH4++H2O設計由FeSO4制備FeOOH的轉(zhuǎn)化途徑通O2滴加氨水實驗現(xiàn)象：反應30min，未檢測到有Fe3+產(chǎn)生抽氣泵三口瓶pH計分液漏斗pH=3時，F(xiàn)e2+的還原性較低分析實驗數(shù)據(jù)：思考：結(jié)合資料，推測30min內(nèi)沒有檢測到Fe3+的原因資料Fe2+FeOOH實驗原理：先調(diào)pH再通O2改進方案：討論：溶液合適的pH值資料pH=6提高Fe2+的還原性防止Fe2+形成Fe(OH)2鐵黃晶種穩(wěn)定存在的pH范圍設計實驗實驗方案：

向FeSO4溶液中滴加氨水至pH=6，通空氣并記錄pH的變化待pH=4時，停止反應，制得鐵黃晶種預測：通入空氣后，pH會逐漸降低實驗現(xiàn)象：向一定濃度FeSO4溶液中加入氨水，產(chǎn)生白色沉淀，并很快變成灰綠色。滴加氨水至pH為6.0時開始通空氣并記錄pH的變化待pH=4時，停止反應，制得鐵黃晶種思考：為什么產(chǎn)生白色沉淀后的pH低于資料中的6.3？0-t1時段，pH幾乎不變；t1-t2時段，pH明顯降低。結(jié)合方程式解釋原因思考：0-t1時段，pH幾乎不變：分析體系Fe2+Fe(OH)2相關(guān)反應4Fe(OH)2(s)4Fe2+(aq)+8OH-

(aq)+8H2O0-t1時段，F(xiàn)e(OH)2的溶解速率和Fe2+的氧化速率相等，因此pH幾乎不變總反應：構(gòu)建分析模型：現(xiàn)象↓物質(zhì)↓

反應思考：t1-t2時段，pH明顯降低分析體系Fe2+相關(guān)反應t1-t2時段，只有Fe2+被氧化，因此pH急劇下降總反應：Fe(OH)2接近完全溶解構(gòu)建分析模型：現(xiàn)象↓物質(zhì)↓

反應pH≈4時制得鐵黃晶種。繼續(xù)通入空氣，t3后pH幾乎不變，此時溶液中c(Fe2+)仍降低。但c(Fe3+)增加，且c(Fe2+)降低量大于c(Fe3+)增加量。

結(jié)合方程式說明原因4Fe2++O2+6H2O=4FeOOH↓+8H+FeOO