铁与水蒸气反应实验的探究

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1、万方数据2009年．第5期好题赏析铁与水蒸气反应实验的探究谭宗俊1，向雪皑2，樊敏3(1．3四川师范大学化学与材料科学学院，四川成都610068：2．成都华西中：学，四川成都610051)文章编号：1005—6629(2009)05—0075．03中图分奚号：G632．479文献标识码：B『问题]某学生课外实验探究小组的同学看到老师在演示教材上铁与水蒸气反应的实验需要的时间相当长，且不易成功，他们仔细研究了该实验装置后．经过反复讨论认为该实验主要是以下3点导致了实验的不易成功：1．隔着石棉网加热时传热太慢：用较大烧瓶作为水蒸气发生器，耗热太多，从

2、而使点燃酒精灯到产生水蒸气的时问太长。2．产生的水蒸气流过还原铁粉时，因为流速较快带走了大量的热量，从而使铁粉和水蒸气加热时不易达到反应的温度。3．用向下排空气法收集氢气时，因反应的程度低和气体流速较快，收集满氢气需要的时间太长。为此他们根据如下思路来设计和改进该实验的探究：(见图1)图1铁与水蒸气反应的装置1．取消石棉网，用可以耐高温的玻璃仪器，直接对玻璃仪器加热。2．将产生水蒸气的装置和反应装置合并在一起．用一个装置来完成原来装置两部分所起的功能。3．检验反应产生的氢气时，不用收集就直接点燃．因为反应如果能够发生的话，生成物中只有氢气是可以燃

3、烧的，如果能够点燃气体，就可以证明反应发生了。同学们讨论后一致认为：可以用两种方案来实施改进：方案I：用吸水性强的固体，在高温加热时又不和水反应的物质作为该反应的吸水载体，将此物质湿润后和铁粉混合均匀在同一装置中直接高温加热使之发生反应。，方案II：将原来产生水蒸气的液态水改成在较高加热温度时让某种固体物质产生的水蒸气和铁粉接触，为此他们通过查阅资料和平时熟悉的物质的性质，进行筛选得到如下物质和数据：对于方案I所选择的吸水性强的物质：a．高温锻烧后的建筑用红砖的粉末，b．粉笔碎屑或粉末，c．棉花，d．泡沫塑料，e．河沙。对于方案Ill备选的物质(

4、见表1)表1固体药品受热分解情况固体药品受热分解情况102℃时产生水蒸280oC时产生水蒸CuS04·5H20ZnS04"7H20气．340℃生成SO，气，740℃生成S03150℃时产生水蒸32．4℃时产生水蒸CaSOq·5H20±!Na2S04·10H归气125oC时产生水蒸Zn(OH)2点iAI(OH)3200oC产生水蒸气350℃时产生水蒸580℃时产生水蒸Mg(OH)：Ca(OH)：气凸一口『睁№1．铁和水蒸气反应的化学方程式：——。2．你认为给出的玻璃仪器中，可以用作反应器的是(填写编号)：⋯。如果要检验实验产生的气体是氢气，选用的仪

5、器按照从左到右的顺序依次是(填写编号)——。如果要直接点燃氢气来验证反应已成功发生，你觉得应该在(a．反应刚开始、b．反应开始一段时间后、c．反应即将结束时)(填编号)一——，原因是万方数据76化学教学2009年．第5期3．对于方案I的探究，你觉得备选物中可以用来润湿后和铁粉在高温后进行反应的物质是(至少选两种，填编号)——，对于方案II，根据图表中的数据，你觉得用作和还原铁粉加热时产生水蒸气的固体试剂较好的是：(填写化学式)——，原因是：～()4．你觉得该实验改进方案II中所选用的固体试剂和还原铁粉的质量比(忽略颗粒不均的因素)最好为：——，原

6、因是——。[命题意图]本题属于原创题，是为2008年四川高考理综合试卷中化学实验准备的备选题之一。取材于四川和部分省市还在使用的旧人教版高二化学的演示实验。该实验如果按照教材上的仪器和操作一般都不能成功，而新人教版也将此实验作为学生探究实验编排在化学必修I中，本题意在教学生发现实验中的问题，利用生活中熟悉的物质结合实验中的基础知识，创新地解决化学实验中的问题(方案I)，教学生初步学会利用数据，去粗取精、去伪存真f方案II)，培养创新设计和解决问题的能力。完全符合新课程标准的要求。[试题点评]1．联系生活．贴近教学实际将化学学习中碰到的问题与生活常

7、识与化学知识完美结合，生活中吸水性强的物质是学生具有的常识，在高温时又不会发生其他干扰本实验的化学反应．是基础的化学知识，结合起来可解决实验探究中遇到的问题。(方案1)2．重视基础．从基础中创新人教版新教材选修《实验化学》中这样叙述：“美国阿波罗登月计划”总指挥韦伯在“阿波罗”登月成功后曾说：“阿波罗计划”中没有一项新发明的技术，关键是现成的技术，关键在于综合。综合也是创新⋯⋯．综合利用学生已掌握的各种知识和技能，可以尝试实验设计上的“创新”。铁和水蒸气在高温时能发生反应，是本节的基础知识，方案II表格中的数据，各物质在加热时能够产生反应中需要的

8、水蒸气也是学生已有的基础知识，将二者和本实验的仪器、原理相结合，设计出创新的实验探究方案．就是在基础上的创新，符合课程改革的精神。3．重