鐵與水蒸氣反應(yīng)的實驗改進

鐵與水蒸氣反應(yīng)的實驗改進李磊（華東師范大學(xué)松江實驗高級中學(xué)，上海201620）摘要:鐵與水蒸氣的反應(yīng)的實驗利用硫和鐵反應(yīng)放出的熱量加速鐵和水蒸氣的反應(yīng)，縮短反應(yīng)時間，提高課堂效率。在鐵粉上放置鐵絲便于Fe3+的檢驗，避免過量鐵粉與Fe3+的反應(yīng)，影響顯色反應(yīng)的效果。關(guān)鍵詞：Y型管、鐵絲、水、鐵粉和硫粉化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，化學(xué)實驗在化學(xué)教學(xué)中起著重要的作用，教師充分運用實驗可以使化學(xué)知識清楚明了，同時能為學(xué)生提供更加直觀的感受，能將比較抽象的知識通過感官強烈地傳遞給學(xué)生，讓學(xué)生多種途徑獲得知識，增強學(xué)生對知識的理解和記憶以及激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性。鐵與水蒸氣的反應(yīng)來源于滬科版高二化學(xué)第八章第一節(jié)《應(yīng)用廣泛的金屬材料一鋼鐵》，教材無演示實驗，學(xué)生對鐵和水反應(yīng)產(chǎn)物認識不夠深刻，體現(xiàn)在鐵的氧化物是三種的哪一種辨識度不高，反應(yīng)產(chǎn)生氫氣無直觀認識。為了增加課堂學(xué)生的參與度，使學(xué)生利用多種感官學(xué)習(xí)這部分知識，筆者查閱人民教育出版社化學(xué)1鐵與水蒸氣的反應(yīng)的實驗。人教版教材中使用在大試管，在其末端放置濕棉花，中間放置鐵粉，用酒精燈加熱鐵粉，將產(chǎn)生的氣體通入肥皂液中，點燃肥皂泡檢驗氫氣。通過多次探究，筆者發(fā)現(xiàn)該實驗存在一定問題。問題的提出該實驗存在以下問題：水源問題：用濕棉花提供水源，水量較少，加熱后棉花易變黑。時間問題：酒精燈加熱，耗時長，課堂效率低。四氧化三鐵的檢驗問題：取反應(yīng)后的固體于試管中，加入鹽酸和硫氤化鉀后，血紅色不明顯。究其原因是因為反應(yīng)后的固體中含有大量未參加反應(yīng)的鐵粉，鐵粉和四氧化三鐵無法分離，將Fe3+被還原為Fe2+。不能向?qū)W生展示Fe3+的檢驗結(jié)果，使實驗的作用沒有得到充分的發(fā)揮。為了解決上述問題，我們對此實驗進行了探究和改進。關(guān)鍵問題的解決方案提供足量水源，用Y型管代替大試管

Y型管一端放入蒸餾水，加入沸石，用酒精燈直接加熱。此方法可提供充足的水蒸氣，另外Y型管較短，避免在管口出現(xiàn)水蒸氣冷凝，影響實驗效果。縮短反應(yīng)時間，利用反應(yīng)放熱提供熱量在Y型管底部先平鋪一層鐵粉和硫粉的混合物（質(zhì)量比8:5），在混合物表面再撒上鐵粉。利用鐵和硫反應(yīng)放出大量的熱，可在短時間內(nèi)提供高溫，引發(fā)反應(yīng)，加快反應(yīng)速度，提高課堂演示實驗的效率。在鐵粉上層放置一段繞成螺旋狀的鐵絲，便于Fe3+的檢驗將反應(yīng)后的鐵絲在盛有稀鹽酸的燒杯中稍置片刻后取出，在溶液中滴加硫氤化鉀溶液，有血紅色現(xiàn)象出現(xiàn)。此方法將鐵絲放入鹽酸中，使表面生成的四氧化三鐵充分反應(yīng)并快速取出，可實現(xiàn)四氧化三鐵和鐵的分離，避免Fe3+被還原。改進后的實驗?zāi)軌蚋臃奖憧旖莸脑谡n堂上演示，并獲得較好的效果，可避免教師單純講解，學(xué)生機械記憶的場面出現(xiàn)。3、實驗過程在Y型管的一端加入2/3蒸餾水，水平放置后在試管頸部平鋪一層鐵粉和硫粉混合物（質(zhì)量比8:5），在混合物表面撒上一層鐵粉，在鐵粉上層再放置一段繞成螺旋狀的鐵絲。將Y型試管固定在鐵架臺上，連接好導(dǎo)管后依次通過氫氧化鈉溶液和硫酸銅溶液，用來吸收硫化氫和證明硫化氫已完全吸收。操作時先點燃加熱水的酒精燈，待水沸騰后再點燃Y型試管頸部的酒精燈。將產(chǎn)生的氣體通入肥皂液中，點燃氣泡。將反應(yīng)后的鐵絲放入盛有鹽酸的燒杯中快速取出，滴加硫氤化鉀溶液，觀察現(xiàn)象。4、實驗效果本實驗可在短時間內(nèi)生成氫氣，用火柴點燃肥皂泡，爆鳴聲明顯。在溶液中加入硫氤化鉀后立即有血紅色出現(xiàn)。本實驗可以重復(fù)多次進行。5、問題補充說明

Y形管管口略向上傾斜，可使泠凝產(chǎn)生的水倒流到支管中。鐵粉和硫粉混合物上層覆蓋的鐵粉，一方面可促進反應(yīng)，另一方面還可減少硫粉的升華。檢驗氫氣時，導(dǎo)管需浸入肥皂液液面以下，防止點燃氫氣時發(fā)生爆炸。反應(yīng)過程中，氣流不穩(wěn)定時，需要防止發(fā)生倒吸。通過增加課堂演示實驗，促進學(xué)生運用多種感官學(xué)習(xí)知識，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。興趣能產(chǎn)生激情，在興趣的催化下，學(xué)生能