铁与水蒸气反应的实验改进

铁与水蒸气反应的实验改进李磊（华东师范大学松江实验高级中学，上海201620）摘要:铁与水蒸气的反应的实验利用硫和铁反应放出的热量加速铁和水蒸气的反应，缩短反应时间，提高课堂效率。在铁粉上放置铁丝便于Fe3+的检验，避免过量铁粉与Fe3+的反应，影响显色反应的效果。关键词：Y型管、铁丝、水、铁粉和硫粉化学是一门以实验为基础的学科，化学实验在化学教学中起着重要的作用，教师充分运用实验可以使化学知识清楚明了，同时能为学生提供更加直观的感受，能将比较抽象的知识通过感官强烈地传递给学生，让学生多种途径获得知识，增强学生对知识的理解和记忆以及激发学生学习的主观能动性。铁与水蒸气的反应来源于沪科版高二化学第八章第一节《应用广泛的金属材料一钢铁》，教材无演示实验，学生对铁和水反应产物认识不够深刻，体现在铁的氧化物是三种的哪一种辨识度不高，反应产生氢气无直观认识。为了增加课堂学生的参与度，使学生利用多种感官学习这部分知识，笔者查阅人民教育出版社化学1铁与水蒸气的反应的实验。人教版教材中使用在大试管，在其末端放置湿棉花，中间放置铁粉，用酒精灯加热铁粉，将产生的气体通入肥皂液中，点燃肥皂泡检验氢气。通过多次探究，笔者发现该实验存在一定问题。问题的提出该实验存在以下问题：水源问题：用湿棉花提供水源，水量较少，加热后棉花易变黑。时间问题：酒精灯加热，耗时长，课堂效率低。四氧化三铁的检验问题：取反应后的固体于试管中，加入盐酸和硫氤化钾后，血红色不明显。究其原因是因为反应后的固体中含有大量未参加反应的铁粉，铁粉和四氧化三铁无法分离，将Fe3+被还原为Fe2+。不能向学生展示Fe3+的检验结果，使实验的作用没有得到充分的发挥。为了解决上述问题，我们对此实验进行了探究和改进。关键问题的解决方案提供足量水源，用Y型管代替大试管

Y型管一端放入蒸馏水，加入沸石，用酒精灯直接加热。此方法可提供充足的水蒸气，另外Y型管较短，避免在管口出现水蒸气冷凝，影响实验效果。缩短反应时间，利用反应放热提供热量在Y型管底部先平铺一层铁粉和硫粉的混合物（质量比8:5），在混合物表面再撒上铁粉。利用铁和硫反应放出大量的热，可在短时间内提供高温，引发反应，加快反应速度，提高课堂演示实验的效率。在铁粉上层放置一段绕成螺旋状的铁丝，便于Fe3+的检验将反应后的铁丝在盛有稀盐酸的烧杯中稍置片刻后取出，在溶液中滴加硫氤化钾溶液，有血红色现象出现。此方法将铁丝放入盐酸中，使表面生成的四氧化三铁充分反应并快速取出，可实现四氧化三铁和铁的分离，避免Fe3+被还原。改进后的实验能够更加方便快捷的在课堂上演示，并获得较好的效果，可避免教师单纯讲解，学生机械记忆的场面出现。3、实验过程在Y型管的一端加入2/3蒸馏水，水平放置后在试管颈部平铺一层铁粉和硫粉混合物（质量比8:5），在混合物表面撒上一层铁粉，在铁粉上层再放置一段绕成螺旋状的铁丝。将Y型试管固定在铁架台上，连接好导管后依次通过氢氧化钠溶液和硫酸铜溶液，用来吸收硫化氢和证明硫化氢已完全吸收。操作时先点燃加热水的酒精灯，待水沸腾后再点燃Y型试管颈部的酒精灯。将产生的气体通入肥皂液中，点燃气泡。将反应后的铁丝放入盛有盐酸的烧杯中快速取出，滴加硫氤化钾溶液，观察现象。4、实验效果本实验可在短时间内生成氢气，用火柴点燃肥皂泡，爆鸣声明显。在溶液中加入硫氤化钾后立即有血红色出现。本实验可以重复多次进行。5、问题补充说明

Y形管管口略向上倾斜，可使泠凝产生的水倒流到支管中。铁粉和硫粉混合物上层覆盖的铁粉，一方面可促进反应，另一方面还可减少硫粉的升华。检验氢气时，导管需浸入肥皂液液面以下，防止点燃氢气时发生爆炸。反应过程中，气流不稳定时，需要防止发生倒吸。通过增加课堂演示实验，促进学生运用多种感官学习知识，激发学习兴趣。兴趣能产生激情，在兴趣的催化下，学生能