新教材鐵粉與水蒸氣反應實驗的探究

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1、新教材鐵粉與水蒸氣反應實驗的探究流花屮學肖波摘要新教才鐵粉與水蒸氣反應部分提出了一個科學探究實驗，木人從細節(jié)方面進行了一些改進，并且提出其他解決方案，大大提高了實驗的成功率，減少了可能的危險。關鍵詞鐵粉水蒸氣探究成功率一研究背景人教版化學新教材“鐵與水蒸氣反應”的實驗采収了如下圖所示的裝置：還原鐵粉此裝置相對于人教版第二冊化學教材“鐵與水蒸氣反應”進行了較人的改進，優(yōu)點如下：1、省略了酒精噴燈這一較難使用的儀器；2、并用濕棉花代替水蒸氣發(fā)生裝置，簡化了裝置；3、操作簡單，試劑用量較小，節(jié)約藥品；4、使用普通試管，無需耐熱性能好的硬質(zhì)試管，取材簡單；5、反應迅速，沒有

2、酒精噴燈發(fā)出的聲響干擾；6、安全可靠，操作方便，適用于學生探究。但是教材沒冇給出具體的操作步驟，以“科學探究”的形式出現(xiàn)，給老師在教學中提出了一定要求，并且如果完全按照教材的裝置進行實驗，成功率很低，針對這一情況，本人對這個實驗進行了改進。二實驗裝置a：濕棉花，b：還原恢粉；c：三頭酒粹燈三實驗步驟1、檢查氣密性；2、川長膠頭滴錚往一潔凈的試管底部注入約2mL水，塞入一團十棉花到靠近底部的液態(tài)水，再用長膠頭滴管往干棉花中注入適量水至不滲漏；3、把約l.Og還原鐵粉平放在距離棉花1理米處的試管內(nèi)，用玻璃棒把鐵粉鋪開；4、按上圖所示裝配好儀器，點燃三頭酒精燈，導管末端仲

3、入肥皂液中，出現(xiàn)大量氣泡時（約1分鐘）用火柴點燃氣泡，聽到“噗”的一聲，并且可以看到明顯的一團火焰。（注意火柴最好用覽竭鉗夾?。?、停止反應后，取出試管內(nèi)黑色固體，研碎鋪在表面血上，將磁鐵靠近，粉末被磁鐵吸弓I,說明生成黑色Fe3O4o注意事項：1、試管底部留有少量液態(tài)水目的是預防棉花吸水量不夠。2、必須把干棉花塞到試管底部，棉花與試管壁應稍緊，再注水潤濕，以保證試管其余部分干燥。3、棉花和鐵粉距離為三頭酒精燈火焰都能蓋過為宜，大約1cm。4、還原鐵粉不宜A多，我們探索恢粉與水蒸氣反應所需時間關系如下：鐵粉質(zhì)量（g）0.51.01.52.02.53.03.5收集10

4、mL水蒸氣所需時間（s）51435659596166反應時間指加熱一分鐘后收集10毫升氣體所盂時間（水槽中開始冒氣泡時取出收集試管）從表中可以看出:鐵粉只要0.5克就可完成實驗,鐵粉0.5g?l.Og反應速度最快?？梢?使用鐵粉適度少量不僅節(jié)約藥品而且反應速度更快。還有人認為產(chǎn)牛?的水蒸氣應控制流量和流速，結(jié)果產(chǎn)牛的水蒸氣量少、溫度低，必須用噴燈給反應試管加熱反應才能進行。經(jīng)測定，用三頭灑精燈，水蒸氣從燒瓶經(jīng)導管到達反應試管時溫度有99°Co實驗證明，水蒸氣流速快、溫度高是該實驗用三頭酒精燈加熱就能快速反應的關鍵。四、其他方法方法①a：濕棉花b：還原鐵粉c：三頭酒精

5、燈d：干棉花(或玻璃纖維)e：氣球f：玻璃反應管本實驗由于水蒸氣在試管底部會冷凝人量的液態(tài)水，因此可以改用具支試管代替試管進行實驗，用具支試管，使冷凝水能隨時流出。可在一定程度上防止冷凝水與鐵粉相辿。并R用干燥管吸收水蒸氣，町以直接點燃，產(chǎn)生黃色火焰。點燃前町川先收集氫氣驗純，但是需要適當増加鐵粉用量。如果火焰太小，可來回移動酒精燈。如果改用右圖收集裝置，可在反應約1分鐘后通過排水法收集一?玻璃管氣體，在水下用橡皮塞塞緊后取出，固定于鐵架臺上，然后取下氣球，點燃氫氣，并迅速拔出玻璃管底部的橡皮塞，可觀察到氣體起初能夠安靜燃燒(約5秒)，到最后聽到一聲尖銳的爆鳴聲。此

6、種檢驗氫氣的方法成功的關鍵是點燃速度和拔橡皮塞的速度既要同時，乂要快，否則氫氣很容易跑掉。優(yōu)點是現(xiàn)象非常明顯。方法②aa:Mg(OH)2或Ca(OH)2固體b：述原鐵粉C：三頭酒精燈d：玻璃纖維e：止水夾操作：1、按下圖安裝好儀器，檢查氣密性。在試管中依次裝入Mg(OH)2或Ca(OH固體、還原鐵粉和玻璃纖維。2、點燃酒精燈，約1分鐘后打開止水夾，在尖嘴部分點燃氫氣。3、停止反應后，取出試管內(nèi)黑色固體，研碎鋪在表面皿上，將磁鐵靠近，粉末被磁鐵吸引，說明生?成黑色Fe3O4o此法優(yōu)點：可產(chǎn)牛較高的水蒸氣溫度。(500°C左右)缺點：容易誤導學生，以為是兩種固體相互反應

7、，并且產(chǎn)住水蒸氣不夠，很快停止反應。綜述上面三種方法，各冇優(yōu)缺點，從成功率上來看，教材的方法授容易成功，并冃檢驗氣體比較簡單，本人和學生共做了5次教材方法，無一失敗。從實驗現(xiàn)象上來看，方法①現(xiàn)象最明顯，能清址看到火焰，對學牛吸引力較強，但對于試劑用量要求較嚴格，5次實驗僅第1次得不到火焰，原因是濕棉花流出液態(tài)水，濕潤了詼粉。方法②耗時較長，R產(chǎn)生較少氣體，較難成功，改用肥皂液檢驗生成氣體，成功率可以人人提高。因此，我的教學建議是采用新教材的發(fā)牛裝置和肥皂液進行實驗，后再用方法①點燃氫氣，可得較好教學效果。參考資料：鐵與水蒸氣的實驗改進徐小鍵江蘇如皋中學