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北京市高三化学实验教学设计方案

一、方案名称

高三化学综合实验教学设计：以“硫酸亚铁铵晶体的制备与性质探究”为例

二、适用对象

北京市普通高中高三学生

三、设计理念

本教学设计立足于北京市高三学生的认知基础与化学学科核心素养发展需求，紧密围绕高考对实验能力的考查要求。通过选取具有代表性的“硫酸亚铁铵晶体的制备与性质探究”这一实验，旨在打破传统实验教学中单纯“照方抓药”的模式，引导学生经历完整的实验探究过程。设计中注重知识的综合应用与迁移，强调实验方案的设计与优化、实验操作的规范性与精准性、实验现象的观察与记录、实验数据的分析与处理，以及实验结论的科学表述。同时，融入绿色化学思想与安全意识教育，培养学生严谨的科学态度、创新精神和实践能力，助力学生在高考中应对实验相关题型时能够思路清晰、表达准确、富有成效。

四、教学目标

（一）知识与技能

1.巩固对硫酸亚铁铵晶体（莫尔盐）组成、性质及制备原理的理解，能运用相关化学原理分析实验过程中的现象与问题。

2.熟练掌握溶解、过滤（常压、减压）、蒸发、结晶、洗涤、干燥等基本实验操作，并能根据实验需求选择恰当的操作方法。

3.学会控制实验条件（如温度、pH值等）对物质制备的影响，初步形成实验条件优化的意识。

4.掌握Fe2+、Fe3+离子的检验方法，并能设计简单实验探究硫酸亚铁铵晶体的稳定性。

5.初步学会实验数据的记录与处理方法，能对实验结果进行误差分析。

（二）过程与方法

1.通过参与实验方案的讨论与设计，体验科学探究的基本过程，学习运用控制变量法等科学方法解决实际问题。

2.在实验操作与现象观察中，培养动手能力、观察能力和分析归纳能力。

3.通过小组合作完成实验任务，提升沟通协作能力与团队精神。

4.学习撰写规范的实验报告，提高科学表达能力。

（三）情感态度与价值观

1.通过亲手制备物质并探究其性质，激发对化学实验的兴趣和对化学学科的热爱。

2.在实验过程中，培养严谨求实的科学态度、精益求精的工匠精神和勇于探索的创新意识。

3.树立绿色化学理念，关注实验安全，培养环境保护意识和社会责任感。

4.体验化学实验在生产生活中的应用价值，认识化学学科的实用性。

五、教学重点与难点

（一）教学重点

1.硫酸亚铁铵晶体的制备原理与实验方案设计。

2.溶解、过滤、蒸发浓缩、结晶、洗涤等基本操作的规范执行与原理理解。

3.Fe2+的还原性及Fe3+的检验方法。

4.实验现象的准确观察、记录与科学分析。

（二）教学难点

1.制备过程中Fe2+的氧化防护措施及其原理理解。

2.蒸发浓缩、结晶等实验条件的控制与判断。

3.实验方案的优化意识与能力培养。

4.实验过程中异常现象的分析与处理。

六、实验内容与步骤（示例）

（一）实验原理

硫酸亚铁铵，俗称莫尔盐，是一种重要的复盐，其化学式为(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O（或更常见的七水合物，此处以六水合物为例进行原理说明，实际教学中需明确具体结晶水数目）。它通常通过FeSO4与(NH4)2SO4在水溶液中按一定比例混合，经蒸发浓缩、冷却结晶而制得。由于硫酸亚铁铵在水中的溶解度比组成它的简单盐FeSO4和(NH4)2SO4的溶解度都要小，因此能够从混合溶液中优先结晶析出。

反应方程式可表示为：FeSO4+(NH4)2SO4+6H2O→(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O↓

为防止Fe2+在制备过程中被氧化，通常需要保持溶液呈酸性环境，并可在反应初期加入少量铁粉。

（二）实验用品

1.仪器：托盘天平、烧杯、玻璃棒、量筒、酒精灯、三脚架、石棉网、蒸发皿、布氏漏斗、吸滤瓶、真空泵（或抽气泵）、漏斗、滤纸、药匙、表面皿、试管、胶头滴管、温度计等。

2.药品：铁粉（或铁屑）、稀硫酸（1mol·L?1）、硫酸铵固体、蒸馏水、碳酸钠溶液（10%）、KSCN溶液（0.1mol·L?1）、氯水（或H2O2溶液）、pH试纸等。

（三）实验步骤（简要概述，具体操作细节及注意事项在教学过程中详细指导）

1.铁屑的预处理：取适量铁屑于烧杯中，加入适量10%碳酸钠溶液，小火加热几分钟以去除表面油污，倾去碱液，用蒸馏水冲洗铁屑至中性。

2.硫酸亚铁溶液的制备：将处理好的铁屑放入锥形瓶中，加入适量1mol·L?1稀硫酸，在通风橱中加热（必要时可适当补充水分），直至不再有大量气泡产生，且溶液呈浅绿色。期间注意适当搅拌，防止暴沸。反应接近完成时，可加入少量铁粉，防止Fe2+被氧化。

3.硫酸亚铁铵晶体的制备：

*趁热过滤：将上述反应液趁热过滤，除去未反应的铁屑和其他不溶性杂质，得到FeSO4滤液。

*计算与溶解：根据FeSO4的理论产量（可由加入的铁屑质量估算，或通