师：好，各位同学，今天我们一起来学习高一人教版化学必修一第三章第一节铁及其化合物第四课时。这是本节课的学习目标：第一，同学们通过设计制备硫酸亚铁的路线，初步掌握分析流程的方法；第二，通过价类图设计测定铁肥中铁含量的流程图；第三，通过测定铁肥中铁含量的实验，掌握常见的洗涤、沉淀及判断沉淀是否洗涤干净等操作。
我们知道，家中绿植叶子发黄是植物缺铁症状的表现，这时就要及时补充铁肥，常见的铁肥是硫酸亚铁。大家看，这就是生活中植物补铁常用的硫酸亚铁铁肥。那我们如何制备硫酸亚铁呢？现在请大家以工程师的身份，利用所提供的试剂——铁锈、稀硫酸、硫酸铜溶液，写出制备硫酸亚铁的路线示例，用箭头从物质A指向物质B目标产物，箭头上面写上操作或所要加入的试剂，并写出对应的离子方程式。
生：（展示设计成果）路线一，铁和稀硫酸反应。对应的离子方程式是：$Fe + 2H^+ = Fe^{2 + } + H_2↑$。路线二，铁和硫酸铜溶液反应。对应的离子方程式是：$Fe + Cu^{2 + } = Fe^{2 + } + Cu$。路线三，铁和铁锈与稀硫酸反应生成硫酸铁，然后硫酸铁再和铁反应生成硫酸亚铁。对应的离子方程式分别是：$Fe_2O_3 + 6H^+ = 2Fe^{3 + } + 3H_2O$，$Fe + 2Fe^{3 + } = 3Fe^{2 + }$。
师：很好。这里需要说明的是，工业生产不仅要考虑反应发生的可能性，还要综合考虑原料来源、设备要求、是否污染环境、成本高低等因素，不过课堂上我们暂不深入研究这些。现在大家思考一个问题，在上述制备硫酸亚铁的路线中，从反应发生可能性的角度，需要注意什么呢？
生：亚铁离子具有还原性，容易被空气中的氧气氧化，制备过程中要防止亚铁离子被氧化成三价铁离子。
师：非常正确。那如果生活中没及时买到铁肥，如何利用身边物质制取铁肥呢？
生：可以用铁丝和食醋反应得到含有亚铁离子的铁肥，也可以通过铁锈和柠檬反应加水充分混合得到亚铁离子的铁肥，还能用铁锈和茶叶水混合，因为柠檬中的柠檬酸、茶叶水中的单宁酸都能和铁反应生成亚铁离子铁肥。
师：没错。通过设计制备硫酸亚铁的合成路线，我们基于所学铁及其化合物的性质。现在请大家完善铁及其化合物的价类图，大家猜测一下，图中S物质和Y物质分别是什么？
生：S是三价铁离子，Y是亚铁离子。
师：对。这里给大家说明一下价类图，横坐标代表的是物质的类别，从左向右变化，一般需要补充氢离子；向左变化，一般需要补充氢氧根离子。纵坐标表示元素化合价，往上变化需要补充氧化剂，往下变化需要补充还原剂。比如，铁变成亚铁离子，不仅需要加入氧化剂，还需要酸性环境，像铁和稀盐酸反应生成亚铁离子和氢气。再举个例子，大家思考一下，铁离子和次氯酸根离子如何反应生成高铁酸根离子？
生：（思考回答）通过价类图可知，三价铁离子要变成高铁酸根离子，除了加入次氯酸根这个氧化剂，还需要碱性环境。
师：对，根据所学知识配平后，得出离子方程式为：$2Fe^{3 + } + 3ClO^ - + 10OH^ - = 2FeO_4^{2 - } + 3Cl^ - + 5H_2O$。我们也知道，高铁酸根离子在碱性环境下可以稳定存在，酸性环境下则不能。这就是价类图的应用。
现在我们制得了硫酸亚铁肥，如何测定制得的铁肥是否合格呢？已知市面上售卖的铁肥，铁的含量大于等于18%，这里的18%指的是铁的质量分数，即铁肥中铁元素的质量除以该铁肥的质量再乘以百分之百。现在请大家作为质检员，结合铁及其化合物的价类图，设计测定铁肥中铁含量的流程，并简要写出测定流程和计算过程。
生：（展示设计成果）称量铁肥a克，加足量的水溶解，得到亚铁离子的溶液，加入氢氧化钠溶液，过滤得到氢氧化亚铁，洗涤干燥后称量沉淀质量为b克。计算过程：根据铁元素质量守恒，$Fe$ ~ $Fe(OH)_2$，理论上56克的铁生成90克的氢氧化亚铁，设铁元素的质量为x克，得到氢氧化亚铁质量为b克，列出比例关系：$\frac{56}{x} = \frac{90}{b}$，得出$x = \frac{56b}{90}$，则铁肥中铁的质量分数为$\frac{x}{a}×100% = \frac{\frac{56b}{90}}{a}×100%$。