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【摘要】用变化的角度看自然，用微观的角度理解变化，并用符号描述变化是化学学科的基本特征，即要求化学教学或学习是宏观、微观、符号三水平的有机结合。“铁的重要化合物”就是一节能够很好体现“宏─微─符”三重表征构建教学模式的内容。故本节课就以其作为典型选题，结合化学实验探究的方法，进一步体现“宏─微─符”三重表征的构建教学方式在化学教学中的具体应用。
【关键词】运用 三重表征方式 设计 铁的重要化合物
【中图分类号】G65 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）11-0175-02
一、化学学习中“宏─微─符”三重表征的构建方式
化学是在原子、分子的水平上研究物质的组成、结构、性质与变化的规律。
物质的性质体现在其变化上，物质的组成、结构是理解性质的基础，化学符号又巧妙地从微观层次准确简明地表达宏观物质及其变化规律。由此就形成了“用变化的角度看自然，用微观的角度理解变化，并用符号描述变化”的化学学科的基本特征，即要求化学学习是宏观、微观、符号三水平的有机结合。
所谓表征是指信息在头脑中的呈现和记载的方式，即信息和对信息的加工。
化学既研究物质宏观上可以直接观察到的性质及其变化，如物质的颜色、状态、反应现象等；也研究物质微观上不能直接观察到的结构，运动、相互作用及基本概念和原理知识等；而作为研究和交流化学的工具，则是表示物质组成、结构和变化的符号。因此，在化学上就形成了对物质特有的三种表征形式：宏观表征、微观表征和符号表征。
二、运用“宏─微─符”三重表征的构建方式设计“铁的重要化合物”教学
（一）教材分析
本节课题“铁的重要化合物”，其内容包括铁的氧化物、铁的氢氧化物的制备和性质、铁盐与亚铁盐的相互转化，是常见金属铁的重要内容，也是中学化学中的基础知识部分。这些知识既是对前边的实验和理论知识补充感性认识的材料，又可以为化学必修2理论知识的学习打下重要的基础，也可以帮助学生逐步掌握学习化学的一些基本方法。
（二）教学目标
知识与技能：（1）了解FeO、Fe2O3、Fe3O4的性质和应用；（2）掌握Fe2+、Fe3+的检验方法及相互转化；（3）掌握Fe（OH）2、 Fe（OH）3的制备和性质；（4）通过学生实验，培养学生的观察能力、动手能力及综合分析能力。
过程与方法：（1）通过创设教学情境，提出铁的重要化合物的课题；（2）通过实验探究，学习研究问题的科学方法及过程，培养学生分析和解决问题的能力。
情感态度和价值观：（1）通过铁的重要化合物的学习，提高学生学习化学的兴趣；（2）鼓励学生积极提出问题，培养学生勇于创新的精神。
（三）教学重点、难点
重点：Fe（OH）3的性质；Fe3+、Fe2+的转化；难点：Fe3+、Fe2+的转化。
（四）教学构思
采用“宏─微─符”三重表征方式设计本节教学。即先创设情境从宏观现象着手引入课题，提出问题，然后进行猜想假设，以实验探究为手段，以学生活动为中心展开教学。在教学中适时地提出引发学生思考的问题，引导学生深入分析、思考现象产生背后的原因，并用实验进行验证，得出相关的结论；最后再从微观角度分析本质，用化学符号即表征符号阐述反应原理。
（五）教学过程
[问题引入]日常生活中大家见过的铁锈是什么颜色的？它是怎样生成的？属于哪一类型的物质？
[学生]红棕色的；常温下铁被空气中的氧气氧化形成的，是氧化物。
[师]氧化物是化合物，铁的化合物种类比较多，主要以+2、+3价的形式存在。本节课来学习铁的重要化合物。
[板书]铁的重要化合物
1.铁的氧化物
[情境展示]展示三种固体物质。
[提问]在实验台上分别放有三种固体物质，请大家仔细观察这三种固体物质的颜色和状态，你能得到什么信息？
[学生活动]观察、总结。
[宏观表征]一种是黑色粉末、一种是黑色固体，另一种是红棕色粉末。
[讲解]铁元素可以形成三种氧化物，分别是氧化亚铁（FeO）、氧化铁（Fe2O3）和四氧化三铁（Fe3O4）。其中，红棕色的粉末是Fe2O3，就是大家熟悉的铁锈的主要成分，俗称铁红。常用作红色油漆和涂料；Fe3O4是大家在初中就学过的一种铁的氧化物，它是黑色晶体，具有磁性，故俗称磁性氧化铁；剩下一种黑色粉末是FeO ，它不稳定，在空气中易被氧化成Fe3O4。
[提示]大家知道：碱性氧化物可以与酸反应，生成盐和水。FeO 和Fe2O3 都是碱性氧化物。请大家书写它们与酸反应的离子方程式。
[学生活动]动手书写。
[符号表征] FeO+2H+=Fe2++H2O
Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O
[过度设疑]从铁元素的化合价+2、+3价猜想一下，铁的氢氧化物可能有几种？在实验室如何制备它们？
[板书]2.铁的氢氧化物
[学生猜想]有两种，分别是Fe（OH）2和 Fe（OH）3，可用Fe2+、 Fe3+的可溶性盐与NaOH溶液反应制的。
[投影]提供药品：FeSO4溶液、 FeCI3溶液和稀NaOH溶液；
实验仪器：小试管；
请同学们根据提供的仪器和药品，按照课本60页的实验3-9的步骤来制取铁的氢氧化物。仔细观察实验现象，看看是否能得到Fe（OH）2和 Fe（OH）3，它们会是什么颜色的？
[学生活动]分组完成实验3-9。
[强调]认真观察、记录现象。 [学生汇报]
[宏观表征]①在FeCI3溶液中滴加稀NaOH溶液，有红褐色沉淀生成；②而在FeSO4溶液中滴加稀NaOH溶液时，先生成白色絮状沉淀，而后迅速变成灰绿色，最后变成红褐色沉淀。
[设疑]为什么在FeSO4溶液中滴加稀NaOH溶液时，生成的白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色沉淀呢？
[学生活动]思考、分析原因。
[宏观表征]在FeSO4溶液中滴加稀NaOH溶液，生成的白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色的沉淀与在FeCI3溶液中滴加稀NaOH溶液生成红褐色沉淀是一样的，说明最终都是生成了Fe（OH）3，从而说明Fe2+变成了Fe3+，化合价升高被氧化，氧化剂应该是空气中的氧气。
[教师评价]分析的很好。请大家写出这两反应的化学方程式。
[学生活动]动手书写
[符号表征] FeCI3 + 3NaOH = Fe（OH）3↓+3NaCI
FeSO4+ 2NaOH=Fe（OH）2↓+Na2SO4
4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3
[讲解]Fe（OH）3受热时会发生分解生成Fe2O3粉末和水。
[过渡]Fe2+是铁元素的中间价态，既有氧化性又有还原性； Fe3+是铁元素的最高价态，只有氧化性。
[板书]3.铁盐和亚铁盐
（1）Fe3+的检验
[情境创设]展示FeCI3溶液和FeCI2溶液。
[设疑]观察这两种溶液的颜色有何不同？
[学生活动]观察、思考。
[宏观表征] FeCI2溶液呈浅绿色，FeCI3溶液呈棕黄色。
[设疑]如何鉴别这两种不同价态的盐溶液呢？请看课本61页的实验3-10，按照实验步骤完成。
[学生活动]分组实验，认真观察现象。
[宏观表征]在FeCI3溶液中滴入KSCN溶液时，溶液立即变成红色；而在FeCI2溶液中滴入KSCN溶液时，溶液颜色无变化。
[微观表征]说明Fe3+能与KSCN溶液反应，生成红色的溶液；而Fe2+与KSCN溶液不反应。
[结论]可以利用这一特征反应用KSCN溶液来检验Fe3+ 的存在。
[设疑]通过上述的实验探究，我们已经了解了Fe2+、Fe3+的主要性质及特征反应，若现有FeCI2和FeCI3溶液两瓶试剂，你能通过哪几种方法将它们区别出来？
[学生活动]思考、总结：观察颜色、与KSCN溶液反应及与NaOH溶液反应。
[教师评价]总结的很好、很全面。
[设疑]请仔细观察课本图3-19，会发现什么现象？这是为什么？
[学生活动]观察：在FeCI2溶液中滴入KSCN溶液后，液面上方有一薄层的红色。
[微观表征]这是因为FeCI2溶液中处于上层溶液里少量的Fe2+被空气氧化成了Fe3+，当遇到KSCN溶液时反应生成了红色的溶液的缘故。
[过度]可见，Fe2+很容易被空气中的氧气氧化成Fe3+。那么在实验室中Fe2+与Fe3+是如何相互转化呢？请大家设计实验方案来验证。
[板书]（2）Fe2+与Fe3+的相互转化
[学生讨论]分析转化原理。
[微观表征]Fe2+如果要转化成Fe3+，化合价升高被氧化，则需要加入氧化剂。常见的氧化剂有氧气、氯气、KMnO4溶液等；而Fe3+要转化成Fe2+，化合价降低被还原，则需要加入还原剂。常见的固体还原剂有Fe粉、铜粉。
[符号表征] 2Fe2++CI2 = 2Fe3++2CI-
2Fe3++Fe=3Fe2+
[设计实验方案]在盛有FeCI3溶液的试管中加入过量铁粉使之转化成FeCI2溶液；在FeCI2溶液中滴入氯水，使之转化成FeCI3溶液。
[宏观表征] 在盛有FeCI3溶液中加入过量铁粉，溶液逐渐由棕黄色变成浅绿色；在FeCI2溶液中滴入几滴氯水，溶液由浅绿色逐渐变成棕黄色。
结论：Fe3+遇到较强的还原剂时，会被还原成Fe2+；而Fe2+遇到较强的氧化剂时，会被氧化成Fe3+。Fe2+和Fe3+在一定条件下是可以相互转化的。
[师]请同学们按照设计的实验方案动手完成Fe2+与Fe3+的相互转化实验。
[实验探究]学生按照自己设计的方案进行实验。
[小结]由此，我们可以找到关于铁元素的Fe2+、Fe3+和单质Fe三者之间相互转化的关系，我们把这种关系叫做“铁三角”的关系。
[学生活动]动手画出Fe2+、Fe3+和单质Fe三者之间相互转化的关系图，并附加转化条件。
[教学总结]通过这节课的学习，我们认识了金属铁的三种常见氧化物、了解了铁的两种氢氧化物的制备和性质，还认识了Fe2+与Fe3+之间相互转化的关系；同时更为重要的是通过这节课使我们学会了以实验为基础的探究问题的科学方法及过程。
参考文献：
[1]普通高中课程标准实验教科书 化学1（必修）教师教学用书.人民教育出版社.2007，第3版.
[2]李友银，蒲绪凤.基于三重表征方式设计“铝的重要化合物”教学. 中学化学教学参考，2011，7.
[3]孙运利，陈亚山.彰显个性 感受精彩——评“铁、铜及其化合物的应用”的同课异构.中学化学教学参考，2011，5.
【关键词】运用 三重表征方式 设计 铁的重要化合物
【中图分类号】G65 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）11-0175-02
一、化学学习中“宏─微─符”三重表征的构建方式
化学是在原子、分子的水平上研究物质的组成、结构、性质与变化的规律。
物质的性质体现在其变化上，物质的组成、结构是理解性质的基础，化学符号又巧妙地从微观层次准确简明地表达宏观物质及其变化规律。由此就形成了“用变化的角度看自然，用微观的角度理解变化，并用符号描述变化”的化学学科的基本特征，即要求化学学习是宏观、微观、符号三水平的有机结合。
所谓表征是指信息在头脑中的呈现和记载的方式，即信息和对信息的加工。
化学既研究物质宏观上可以直接观察到的性质及其变化，如物质的颜色、状态、反应现象等；也研究物质微观上不能直接观察到的结构，运动、相互作用及基本概念和原理知识等；而作为研究和交流化学的工具，则是表示物质组成、结构和变化的符号。因此，在化学上就形成了对物质特有的三种表征形式：宏观表征、微观表征和符号表征。
二、运用“宏─微─符”三重表征的构建方式设计“铁的重要化合物”教学
（一）教材分析
本节课题“铁的重要化合物”，其内容包括铁的氧化物、铁的氢氧化物的制备和性质、铁盐与亚铁盐的相互转化，是常见金属铁的重要内容，也是中学化学中的基础知识部分。这些知识既是对前边的实验和理论知识补充感性认识的材料，又可以为化学必修2理论知识的学习打下重要的基础，也可以帮助学生逐步掌握学习化学的一些基本方法。
（二）教学目标
知识与技能：（1）了解FeO、Fe2O3、Fe3O4的性质和应用；（2）掌握Fe2+、Fe3+的检验方法及相互转化；（3）掌握Fe（OH）2、 Fe（OH）3的制备和性质；（4）通过学生实验，培养学生的观察能力、动手能力及综合分析能力。
过程与方法：（1）通过创设教学情境，提出铁的重要化合物的课题；（2）通过实验探究，学习研究问题的科学方法及过程，培养学生分析和解决问题的能力。
情感态度和价值观：（1）通过铁的重要化合物的学习，提高学生学习化学的兴趣；（2）鼓励学生积极提出问题，培养学生勇于创新的精神。
（三）教学重点、难点
重点：Fe（OH）3的性质；Fe3+、Fe2+的转化；难点：Fe3+、Fe2+的转化。
（四）教学构思
采用“宏─微─符”三重表征方式设计本节教学。即先创设情境从宏观现象着手引入课题，提出问题，然后进行猜想假设，以实验探究为手段，以学生活动为中心展开教学。在教学中适时地提出引发学生思考的问题，引导学生深入分析、思考现象产生背后的原因，并用实验进行验证，得出相关的结论；最后再从微观角度分析本质，用化学符号即表征符号阐述反应原理。
（五）教学过程
[问题引入]日常生活中大家见过的铁锈是什么颜色的？它是怎样生成的？属于哪一类型的物质？
[学生]红棕色的；常温下铁被空气中的氧气氧化形成的，是氧化物。
[师]氧化物是化合物，铁的化合物种类比较多，主要以+2、+3价的形式存在。本节课来学习铁的重要化合物。
[板书]铁的重要化合物
1.铁的氧化物
[情境展示]展示三种固体物质。
[提问]在实验台上分别放有三种固体物质，请大家仔细观察这三种固体物质的颜色和状态，你能得到什么信息？
[学生活动]观察、总结。
[宏观表征]一种是黑色粉末、一种是黑色固体，另一种是红棕色粉末。
[讲解]铁元素可以形成三种氧化物，分别是氧化亚铁（FeO）、氧化铁（Fe2O3）和四氧化三铁（Fe3O4）。其中，红棕色的粉末是Fe2O3，就是大家熟悉的铁锈的主要成分，俗称铁红。常用作红色油漆和涂料；Fe3O4是大家在初中就学过的一种铁的氧化物，它是黑色晶体，具有磁性，故俗称磁性氧化铁；剩下一种黑色粉末是FeO ，它不稳定，在空气中易被氧化成Fe3O4。
[提示]大家知道：碱性氧化物可以与酸反应，生成盐和水。FeO 和Fe2O3 都是碱性氧化物。请大家书写它们与酸反应的离子方程式。
[学生活动]动手书写。
[符号表征] FeO+2H+=Fe2++H2O
Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O
[过度设疑]从铁元素的化合价+2、+3价猜想一下，铁的氢氧化物可能有几种？在实验室如何制备它们？
[板书]2.铁的氢氧化物
[学生猜想]有两种，分别是Fe（OH）2和 Fe（OH）3，可用Fe2+、 Fe3+的可溶性盐与NaOH溶液反应制的。
[投影]提供药品：FeSO4溶液、 FeCI3溶液和稀NaOH溶液；
实验仪器：小试管；
请同学们根据提供的仪器和药品，按照课本60页的实验3-9的步骤来制取铁的氢氧化物。仔细观察实验现象，看看是否能得到Fe（OH）2和 Fe（OH）3，它们会是什么颜色的？
[学生活动]分组完成实验3-9。
[强调]认真观察、记录现象。 [学生汇报]
[宏观表征]①在FeCI3溶液中滴加稀NaOH溶液，有红褐色沉淀生成；②而在FeSO4溶液中滴加稀NaOH溶液时，先生成白色絮状沉淀，而后迅速变成灰绿色，最后变成红褐色沉淀。
[设疑]为什么在FeSO4溶液中滴加稀NaOH溶液时，生成的白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色沉淀呢？
[学生活动]思考、分析原因。
[宏观表征]在FeSO4溶液中滴加稀NaOH溶液，生成的白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色的沉淀与在FeCI3溶液中滴加稀NaOH溶液生成红褐色沉淀是一样的，说明最终都是生成了Fe（OH）3，从而说明Fe2+变成了Fe3+，化合价升高被氧化，氧化剂应该是空气中的氧气。
[教师评价]分析的很好。请大家写出这两反应的化学方程式。
[学生活动]动手书写
[符号表征] FeCI3 + 3NaOH = Fe（OH）3↓+3NaCI
FeSO4+ 2NaOH=Fe（OH）2↓+Na2SO4
4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3
[讲解]Fe（OH）3受热时会发生分解生成Fe2O3粉末和水。
[过渡]Fe2+是铁元素的中间价态，既有氧化性又有还原性； Fe3+是铁元素的最高价态，只有氧化性。
[板书]3.铁盐和亚铁盐
（1）Fe3+的检验
[情境创设]展示FeCI3溶液和FeCI2溶液。
[设疑]观察这两种溶液的颜色有何不同？
[学生活动]观察、思考。
[宏观表征] FeCI2溶液呈浅绿色，FeCI3溶液呈棕黄色。
[设疑]如何鉴别这两种不同价态的盐溶液呢？请看课本61页的实验3-10，按照实验步骤完成。
[学生活动]分组实验，认真观察现象。
[宏观表征]在FeCI3溶液中滴入KSCN溶液时，溶液立即变成红色；而在FeCI2溶液中滴入KSCN溶液时，溶液颜色无变化。
[微观表征]说明Fe3+能与KSCN溶液反应，生成红色的溶液；而Fe2+与KSCN溶液不反应。
[结论]可以利用这一特征反应用KSCN溶液来检验Fe3+ 的存在。
[设疑]通过上述的实验探究，我们已经了解了Fe2+、Fe3+的主要性质及特征反应，若现有FeCI2和FeCI3溶液两瓶试剂，你能通过哪几种方法将它们区别出来？
[学生活动]思考、总结：观察颜色、与KSCN溶液反应及与NaOH溶液反应。
[教师评价]总结的很好、很全面。
[设疑]请仔细观察课本图3-19，会发现什么现象？这是为什么？
[学生活动]观察：在FeCI2溶液中滴入KSCN溶液后，液面上方有一薄层的红色。
[微观表征]这是因为FeCI2溶液中处于上层溶液里少量的Fe2+被空气氧化成了Fe3+，当遇到KSCN溶液时反应生成了红色的溶液的缘故。
[过度]可见，Fe2+很容易被空气中的氧气氧化成Fe3+。那么在实验室中Fe2+与Fe3+是如何相互转化呢？请大家设计实验方案来验证。
[板书]（2）Fe2+与Fe3+的相互转化
[学生讨论]分析转化原理。
[微观表征]Fe2+如果要转化成Fe3+，化合价升高被氧化，则需要加入氧化剂。常见的氧化剂有氧气、氯气、KMnO4溶液等；而Fe3+要转化成Fe2+，化合价降低被还原，则需要加入还原剂。常见的固体还原剂有Fe粉、铜粉。
[符号表征] 2Fe2++CI2 = 2Fe3++2CI-
2Fe3++Fe=3Fe2+
[设计实验方案]在盛有FeCI3溶液的试管中加入过量铁粉使之转化成FeCI2溶液；在FeCI2溶液中滴入氯水，使之转化成FeCI3溶液。
[宏观表征] 在盛有FeCI3溶液中加入过量铁粉，溶液逐渐由棕黄色变成浅绿色；在FeCI2溶液中滴入几滴氯水，溶液由浅绿色逐渐变成棕黄色。
结论：Fe3+遇到较强的还原剂时，会被还原成Fe2+；而Fe2+遇到较强的氧化剂时，会被氧化成Fe3+。Fe2+和Fe3+在一定条件下是可以相互转化的。
[师]请同学们按照设计的实验方案动手完成Fe2+与Fe3+的相互转化实验。
[实验探究]学生按照自己设计的方案进行实验。
[小结]由此，我们可以找到关于铁元素的Fe2+、Fe3+和单质Fe三者之间相互转化的关系，我们把这种关系叫做“铁三角”的关系。
[学生活动]动手画出Fe2+、Fe3+和单质Fe三者之间相互转化的关系图，并附加转化条件。
[教学总结]通过这节课的学习，我们认识了金属铁的三种常见氧化物、了解了铁的两种氢氧化物的制备和性质，还认识了Fe2+与Fe3+之间相互转化的关系；同时更为重要的是通过这节课使我们学会了以实验为基础的探究问题的科学方法及过程。
参考文献：
[1]普通高中课程标准实验教科书 化学1（必修）教师教学用书.人民教育出版社.2007，第3版.
[2]李友银，蒲绪凤.基于三重表征方式设计“铝的重要化合物”教学. 中学化学教学参考，2011，7.
[3]孙运利，陈亚山.彰显个性 感受精彩——评“铁、铜及其化合物的应用”的同课异构.中学化学教学参考，2011，5.