新教材铁粉与水蒸气反应实验的探究

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1、新教材铁粉与水蒸气反应实验的探究流花屮学肖波摘要新教才铁粉与水蒸气反应部分提出了一个科学探究实验，木人从细节方面进行了一些改进，并且提出其他解决方案，大大提高了实验的成功率，减少了可能的危险。关键词铁粉水蒸气探究成功率一研究背景人教版化学新教材“铁与水蒸气反应”的实验采収了如下图所示的装置：还原铁粉此装置相对于人教版第二册化学教材“铁与水蒸气反应”进行了较人的改进，优点如下：1、省略了酒精喷灯这一较难使用的仪器；2、并用湿棉花代替水蒸气发生装置，简化了装置；3、操作简单，试剂用量较小，节约药品；4、使用普通试管，无需耐热性能好的硬质试管，取材简单；5、反应迅速，没有

2、酒精喷灯发出的声响干扰；6、安全可靠，操作方便，适用于学生探究。但是教材没冇给出具体的操作步骤，以“科学探究”的形式出现，给老师在教学中提出了一定要求，并且如果完全按照教材的装置进行实验，成功率很低，针对这一情况，本人对这个实验进行了改进。二实验装置a：湿棉花，b：还原恢粉；c：三头酒粹灯三实验步骤1、检查气密性；2、川长胶头滴铮往一洁净的试管底部注入约2mL水，塞入一团十棉花到靠近底部的液态水，再用长胶头滴管往干棉花中注入适量水至不渗漏；3、把约l.Og还原铁粉平放在距离棉花1理米处的试管内，用玻璃棒把铁粉铺开；4、按上图所示装配好仪器，点燃三头酒精灯，导管末端仲

3、入肥皂液中，出现大量气泡时（约1分钟）用火柴点燃气泡，听到“噗”的一声，并且可以看到明显的一团火焰。（注意火柴最好用览竭钳夹住）5、停止反应后，取出试管内黑色固体，研碎铺在表面血上，将磁铁靠近，粉末被磁铁吸弓I,说明生成黑色Fe3O4o注意事项：1、试管底部留有少量液态水目的是预防棉花吸水量不够。2、必须把干棉花塞到试管底部，棉花与试管壁应稍紧，再注水润湿，以保证试管其余部分干燥。3、棉花和铁粉距离为三头酒精灯火焰都能盖过为宜，大约1cm。4、还原铁粉不宜A多，我们探索恢粉与水蒸气反应所需时间关系如下：铁粉质量（g）0.51.01.52.02.53.03.5收集10

4、mL水蒸气所需时间（s）51435659596166反应时间指加热一分钟后收集10毫升气体所盂时间（水槽中开始冒气泡时取出收集试管）从表中可以看出:铁粉只要0.5克就可完成实验,铁粉0.5g〜l.Og反应速度最快。可见,使用铁粉适度少量不仅节约药品而且反应速度更快。还有人认为产牛•的水蒸气应控制流量和流速，结果产牛的水蒸气量少、温度低，必须用喷灯给反应试管加热反应才能进行。经测定，用三头洒精灯，水蒸气从烧瓶经导管到达反应试管时温度有99°Co实验证明，水蒸气流速快、温度高是该实验用三头酒精灯加热就能快速反应的关键。四、其他方法方法①a：湿棉花b：还原铁粉c：三头酒精

5、灯d：干棉花(或玻璃纤维)e：气球f：玻璃反应管本实验由于水蒸气在试管底部会冷凝人量的液态水，因此可以改用具支试管代替试管进行实验，用具支试管，使冷凝水能随时流出。可在一定程度上防止冷凝水与铁粉相辿。并R用干燥管吸收水蒸气，町以直接点燃，产生黄色火焰。点燃前町川先收集氢气验纯，但是需要适当増加铁粉用量。如果火焰太小，可來回移动酒精灯。如果改用右图收集装置，可在反应约1分钟后通过排水法收集一•玻璃管气体，在水下用橡皮塞塞紧后取出，固定于铁架台上，然后取下气球，点燃氢气，并迅速拔出玻璃管底部的橡皮塞，可观察到气体起初能够安静燃烧(约5秒)，到最后听到一声尖锐的爆鸣声。此

6、种检验氢气的方法成功的关键是点燃速度和拔橡皮塞的速度既要同时，乂要快，否则氢气很容易跑掉。优点是现象非常明显。方法②aa:Mg(OH)2或Ca(OH)2固体b：述原铁粉C：三头酒精灯d：玻璃纤维e：止水夹操作：1、按下图安装好仪器，检查气密性。在试管中依次装入Mg(OH)2或Ca(OH固体、还原铁粉和玻璃纤维。2、点燃酒精灯，约1分钟后打开止水夹，在尖嘴部分点燃氢气。3、停止反应后，取出试管内黑色固体，研碎铺在表面皿上，将磁铁靠近，粉末被磁铁吸引，说明生•成黑色Fe3O4o此法优点：可产牛较高的水蒸气温度。(500°C左右)缺点：容易误导学生，以为是两种固体相互反应

7、，并且产住水蒸气不够，很快停止反应。综述上面三种方法，各冇优缺点，从成功率上來看，教材的方法授容易成功，并冃检验气体比较简单，本人和学生共做了5次教材方法，无一失败。从实验现象上來看，方法①现象最明显，能清址看到火焰，对学牛吸引力较强，但对于试剂用量要求较严格，5次实验仅第1次得不到火焰，原因是湿棉花流出液态水，湿润了诙粉。方法②耗时较长，R产生较少气体，较难成功，改用肥皂液检验生成气体，成功率可以人人提高。因此，我的教学建议是采用新教材的发牛装置和肥皂液进行实验，后再用方法①点燃氢气，可得较好教学效果。参考资料：铁与水蒸气的实验改进徐小键江苏如皋中学