铁与水蒸气反应实验的再设计
铁与水蒸气反应的实验创新设计
铁与水蒸气反应的实验创新设计山东省高唐县第二中学(252800)王芳超杨文良铁粉与水蒸气反应的实验是高中化学难点实验之一，教材中的实验装置如图1所示，在制备水蒸气时由于棉花沾水量难以控制导致实验成功率不高:棉花中的水太多会迅速降低铁表面温度,使反应难以进行,且气流不稳易炸裂试管;棉花中的水太少反应缓慢，产生的气体太少，难以点燃，且加热温度太高易使棉花变黑、试管炸裂等。
另外，点肥皂泡的火焰很容易被湮灭，往往需要多次点火试验。
而且一支试管同时用两个酒精灯加热,操作也有些麻烦。
针对上述问题，本文设计了一套操作简单、现象明显、安全可行的实验装置,适合学生分组实验。
改进后的实验，既解决了实验中存在的问题，又提高了学生的学习兴趣，培养了学生的实践能力和创新能力。
1实验原理用硫酸亚铁晶体代替湿棉花，用一个带有防风罩的酒精灯给铁粉加热，利用管内热量间接给易分解失水的硫酸亚铁晶体加热，提供稳定的水蒸气气流与热的铁粉发生反应，用导气管的末端粘有医用注射针头的装置在泡泡液中对产生的气体进行取泡、点燃，用针头处火焰回点蒸发皿内泡泡液的方法检验实验产生的气体(氢气)O2实验仪器及试剂试管(18mm X180mm)酒精灯，火柴，铁架台，木块，铁夹，防风罩，橡胶塞,蒸发皿，塔竭钳，玻璃弯管，医用注射器的7号针头(0.6mmX 25mm),双头不锈钢药匙，还原铁粉，七水合硫酸亚铁(FeSOq・7H2O),儿童泡泡液。
3实验步骤及现象3.1将针尖固定在玻璃弯管上提前一日在玻璃导气管末端的尖嘴处用玻璃胶粘上一个医用注射器针头，待其干燥后用来取泡、移出点燃,可防止火焰被湮灭。
3.2准备好泡泡液用儿童泡泡液产生肥皂泡,向蒸发皿中倒入约2/3体积的儿童泡泡液。
3.3加入药品连接装置用双头不锈钢药匙的大头一端先取2药匙硫酸亚铁晶体放入试管底部，将试管平拿，再取3药匙还原铁粉紧靠晶体平铺到试管中,二者不能混合。
调整酒精灯至燃烧时火焰位置在接触点偏铁粉处。
铁与水蒸气反应的实验改进
粉 笔颗粒 的蓄水 量多 ，使 反 应更 具持 续 性 。
（）改用 尖 管 导 出氢 气 ，通 过 点 燃 现象 检验 产 ２
图１
物 ，以及再 用 产生 的气 体还 原Ｃ Ｏ，出现红 色 明亮 ｕ 的 “ 铜镜 ”现象 检验 产 物 ，不仅 实验 操作 可行 ．实 验 现象也 十 分 明显 。
以下 的 问题 ：
湿 『 笔 铁粉 粉
＼
营
： —— Ｉ ； ＝
ｃ ｕ （
２
—一
①湿棉花作为水蒸气源有 以下不足 ：一是棉花
着火 点低 ，有碳 化 的可能 ；二 是不 能 直接 加热 湿棉 花 ，水 蒸气 产生太 慢 ；三是 棉 花 吸水 量过 少 ，会导 致 水蒸 气不 足无法 顺 利反 应 ，吸水 量 过多 ，会 溢 出
１ 改进 实验设计 原 理
管 中 （ 者可 接触 ，但 不 能充 分 混合 ） 两 。
（）点燃 酒 精 灯 １ 加 热 试 管 （ 预 热 ） 然 后 持 ４ ， 先 ， 续 强 加 热 几 分 钟 （ 意 ： 粉 处 也 要 升 温） ，点 燃 注 铁 后 导 管尖 嘴处 ，可 明显观 察 到氢气 火 焰 。 （）熄 灭火 焰 ，将 导管 直 接 插 入 内壁 均 匀沾 有 ５ ＣＯ ｕ 粉末 试 管底 部 。两分 钟左 右 ，即可 看 到明显 的 红 色 “ 镜 ” 现象 十 分 明显 ） 铜 （ ４ 实验 注意事 项
中 图分 类 号 ：Ｇ ３ ． ６３ ８
人教 版必 修 １ 中采 用 湿 棉 花作 为水 蒸 气 源 ，用
酒精 灯加 热还原 铁粉 的反 应 ，并 通过 氢气 肥 皂泡检
验氢 气 的产 生 ．与前 人教 版教 材 中采 用加 热水 至沸 腾 与铁反应 的实 验相 比 ，在安 全 性 、简易 性 方面有 了很 大改进 ．但 经我 们实 验后 发 现 ，实验 主要 存在
铁粉与水水蒸气反应装置设计.pptx
（4）试管E中发生反应的化学方程式是
；
（5）为了安全，在E管中的反应发生前，在F出口处必须
；
第14页/共15页
感谢您的观看！
第15页/共15页
第3页/共15页
学生设计方案展示
小组1
还原铁粉
碱石灰
氧化铜
碱石灰
H2O
第4页/共15页
学生设计方案展示
小组2
第5页/共15页
学生设计方案展示
小组3
第6页/共15页
学生设计方案展示
小组4
第7页/共15页
学生设计方案展示
小组5
第8页/共15页
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 学生设计方案展示
小组6
红热的铁丝
H2O 图-6
第9页/共15页
实验设计要遵循以下四个基本原则 1、科学性——实验原理、实验操作程序和方法必须正确。 2、安全性 ——尽量避免使用有毒药品和进行具有一定危险 性的实验操作。 3、可行性 ——实验原理、实验操作程序和方法必须正确。 4、简约性 ——方案简单易行，应采用简单的实验装置，用 较少的步骤和药品，并能在较短的时间内完成 实验。
铁与水蒸气反应
1 反应条件：红热的铁粉与水蒸气 装置组成：a、水蒸气发生 b、水蒸气与铁粉反应 c、检验产生的气体 2 反应现象：有气体产生，吹起的肥皂泡遇火能够产生 爆鸣声；灰黑色的粉末变成黑色的晶体。 3 反应原理：3Fe＋4H2O（g） Fe3O4＋4H2
4 结论：生产氢气和Fe3O4
第2页/共15页
学生设计方案展示
小组7
特殊功能材料 铁粉
水
图-7
第10页/共15页
第11页/共15页
【习题】同学们的设计水平比较高，与以下的实验题有 一定的相似之处，请课后完成：
铁与水蒸气教案
铁与水蒸气教案【篇一：铁与水蒸气反应教学设计案例】铁与水蒸气反应教学设计案例1.指导思想与理论依据在必修一第三章金属及其化合物中，铁与水蒸气的反应出现在科学探究中，体现了新课标的精神，课本要求学生设计一套简单的实验装置，使还原铁粉与水蒸气反应。
以此为依据设计这节课。
2．教学内容分析实验是化学的基础。
反应实验装置的设计是学生应逐步培养的能力。
本节课是培养学生实验设计能力的一个很好地平台，由于是高中第一节实验探究课，需要结合学生在初中学习到的一些实验装置的知识，把已经学过的零散的知识进行整合，进一步提升学生的实验能力。
3．学生情况分析学生在初中已经见过一些实验装置，比如o2、h2、co2的实验室制法，简单的性质实验，具备了完成化学实验的基本思路和方法，具备设计简单实验的能力。
这些知识都是本节课探究性学习的前提和基础。
在教学过程中，本着以学生为主体，使学生成为知识的积极构建者，主要采用让学生设计实验的方式，注重学生的能力发展。
4．教学目标设计（1）基本目标知识与技能目标：1．了解铁与水蒸气反应的原理2．设计出简单可行的铁与水蒸气的反应装置3．培养学生动手能力、观察实验、分析实验的能力，解决实际问题的能力。
过程与方法目标：1．采用实验探究法，在复习反应装置的过程中，引导学生学习科学方法，提高学生科学探究能力，充分挖掘学生的潜能，发展学生的个性和特长。
2．在教学过程中训练思维的严密性、逻辑性，培养学生分析、推理、归纳、总结的能力及小组合作能力。
情感态度与价值观目标：1．培养学生积极思考、勇于探索的优良品质。
2．培养学生重视实验的科学态度和对学科实验的兴趣。
（2）发展性目标以课本实验为依据，培养学生实验设计能力，培养学生良好的解决问题的思维习惯和提高学生的实验操作水平。
（3）教学重点的分析与确定铁与水蒸气的反应是以科学探究的形式呈现的，引导学生合作设计铁与水蒸气反应的实验装置，并进行方案评价。
由此确定教学重点：铁与水蒸气反应的装置设计。
铁与水蒸气反应的实验探究与设计
旧人 教版教材第 二册化学教 材铁与水蒸 气反应 的
实 验 装 置 如 图 １所 示 。
改 进 后 的 实 验 装 置 如 图 ３所 示 。
笔 者 认 为 该 设 计
的 问 题 有 ： 是 由 于 用 一 烧 瓶 产 生 水蒸 气 时 ， 蒸 气 流 速 太快 ， 而导 致 从 喷 灯 加 热 处 的 温 度 不 易 达 到反 应 所 需 温 度 。
养 学 生 的 创 新 精 神 和 实 践 能 力 这 一 目标 出 发 ，结 合
表 １ 制 烧 酒 的 工 艺 流 程
具体 教学 内容 的学 习 ，发 动学 生走 出教 室 ，走 向 自 然 ， 向社会 进行 调查 研究 ， 走 是利 用社 区资源 的 主要 方式 。” 者所在 学校是 一所位 于城 乡结合 部 的农村 笔
・
３ ・ ３
２１ ０ １年 第 １期
Ｓ Ｙ ＪＡ ＸＵＥＹ ＹＩ ＨＩＡＮ ＩＯ Ｕ Ｑ
传 统发 酵 技术 资源 的调 查 和 应
胡楚 明 湖 南省 武 冈市教 学仪 器 站 （ ２ ４ ０ ４ ２０ ）
罗益 群 湖 南省 武 冈市 第一 中 学（ ２ ４ ０ ４ ２０ ）
普通 高 中《 物课 程 标准 》 出 ：从 课 程重 视培 生 指 “
资源 ， 学生 一起 发掘 传统 发酵 技术 的应 用 ， 过参 与 通 观周边 小作 坊 ． 查传 统 的食 品加工 所用 的原料 、 调 设
５ ．实验 说 明
（ ） 粉 笔 要 湿 透 ， 原 铁 粉 一 定 要 放 到 湿 粉 笔 １湿 还 的 上 面 （ 将 湿 粉 笔 与 铁 粉 混 合 加 入 ） 当 水 以 蒸 气 可 ，
鉴于 以上 分 析 ， 笔者 对 该实 验 进行 了如 下 改进 ，
铁与水蒸气的反应(共6张PPT)
3Fe+4H2O(g)===Fe3O4+4H2
铁粉与水蒸气反应，应从水蒸气的产生、铁粉与水蒸气反应、反应产物的检验等环节讨论反应 装置的设计
4、金属与水反应小结
实验探究 铁与水蒸气的反应
探究实验
实验目的：
设计一套简单实验装置，探究铁与 水蒸气是否能够发生化学反应。
装置应有几部分构 成？
1、实验装置设计 注意事项：整套装置试管口应低于试管底；
2K+2H2O=2KOH+H2↑ 注意事项：整套装置试管口应低于试管底； 酒精灯应先在放湿棉花的位置上加热一会儿，待试管底部温度略高，且有部分水形成蒸气时，再将酒精灯移至放铁粉的位置加热；
3Fe+4H2O(g)===Fe3O4+4H2 铁粉与水蒸气反应，应从水蒸气的产生、铁粉与水蒸气反应、反应产物的检验等环节讨论反应装置的设计
2Al+6H20===2Al(OH)3+3H2 ↑
检验气体装置 2Al+6H20===2Al(OH)3+3H2 ↑
3、铁与水反应
观看视频，描述现象
装置设计：试管底部塞有一团潮湿的棉花，在湿棉花左边放有铁粉，蒸发皿中放肥皂水（或在水中
2Al+6H20===2Al(OH)3+3H2 ↑
制取水蒸气装置 2Al+6H20===2Al(OH)3+3H2 ↑
2Al+6H20===2Al(OH)3+3H2 ↑
Mg+2H2O===Mg(OH)2+H2↑
铁与水蒸气反应的实验设计
气较纯．并为后续操作做准备。
Ⅲ柑灯２Ⅻ特灯ｌ
反转导气管，继续加热来吹气泡，可以观察到气泡飞起来．可咀重复多次。气泡叮以飞
升展示氧气的密度小于空气的性质．增加趣味性。 加热停止后尾部为白色和谈蓝色固体（没有变照，说明硫酸铜没有分解）。
五、改进的意义
茁先，实验装置简单，试剂、仪器常见（五水硫酸铜晶体为实验熏常见的药品，而且
３、实验过程中产生的混音气体均控制在密闭注射器中，而且奉装置能控制氢４ｔ和氯气 的体积比为Ｉ：ｌ，保证两气体恰好完全反应．最大限度地臧小了氯气对环境的污染。
４、本实验改进后室仝性强．整十操作能在１分钟左右完成，反应时ｍｌ短，成功率报高． 爆炸现象明显；节省药品，节省时间，实验可苇复多次操作。非常适台课逝演示，
②含洗洁精的水的配制：在小孩玩的泡泡水中加入少量洗洁精，装瓶备用。
１０５
可以匪复利用，仪器都是中学常见的仪器），撩作方俚．有利十学牛斗胜宴驰探究；第二
氢气的验纯简单，安全性高；第三，装置的创新性强①改变加热方式使用两个酒精灯分 别加热，其中一个加防风灯罩。为防止热量散失，满足较高温度（６００＂Ｃ左右）的要求，选择了 防风灯罩（也可用石棉网改造）②改变产生水蒸气的方式利用五水硫酸铜晶体受热分解 产生水蒸气，可以有效控制水蒸气产生，并方便从颜色变化观察是否还有结晶水存在，适 时适度地控制水蒸气的产生。③改变加热的顺序先加热铁粉，再加热五水硫酸铜晶体， 减少无效水蒸气，提高水蒸气的利用率，可以得到较多的氢气。④更好地展示实验现象带 火星的木条靠近气泡产生爆鸣声的现象证明氢气的存在。气体吹起的气泡可以飞起来，可 以更好地展示氢气的密度小于空气的性质，增加了趣味性，并加强学生对验纯操作的理解； 第四，实用性强改进后的实验装置简单，操作方便，现象明显，试剂、仪器常见，产生的 硫酸铜粉末还可以回收利用，所以改进的实验更适合推广和课堂应用。
铁粉与水蒸气反应的实验设计与改进
·252·人教版高中化学必修1中第三章第一节“金属的性质”中“铁与水蒸气反应”的实验，实验装置包括水蒸气发生装置、铁粉与水蒸气反应装置、氢气检验装置三个部分。
铁与水蒸气的实验在教材中的是铁作为一种活泼金属的有力证据，但根据教科书的实验设计，其成功率并不高。
经过反复实验，我们发现，用胶头滴管作为水的来源和吸水棉作为水的载体，改进的实验装置简单、方便、安全，实验现象明显，成功率更高。
因此，为了使这个实验更加的成功，通过铁粉能与水蒸气反应的实验认识到铁单质是一种活泼的金属，因此笔者通过反复的实验来确定各种实验装置、实验药品以及实验用量，以改进调整整个实验过程，以达到实验目的。
1 实验装置还原铁粉、导管、橡皮塞，脱脂棉、带导管的橡胶塞、、蒸发皿、铁架台（带铁夹）、酒精灯（带防风罩）、肥皂液、水、火柴、石棉网。
2 实验图示与实验原理实验原理：3Fe+4H 2O（g）=Fe 3O 4+4H 23 实验步骤1）在蒸发皿中放置一定量的肥皂液；2）按照实验要求安装实验器材，检查试管的气密性；3）用水将脱脂棉打湿至无法沥水状态，同时放置试管底部，保持脱脂棉达到1~2cm 的实验厚度；4）用纸槽将量取的１ｇ左右的实验还原铁粉送至试管，使还原铁粉与脱脂棉保持1~2cm 的实验距离，拿取实验所需橡皮塞，将试管口封住；5）将酒精灯平放在实验平台上，盖上防风罩，将酒精灯火焰对准试管中的还原铁粉，加热2~3min ；6）在橡皮塞上安装导气管，在试管壁上出现小水珠时，迅速将导气管伸入盛有肥皂液中的蒸发皿中。
7）当肥皂液出现大量气泡时，将导气管从肥皂液中拔出，同时用点燃的火柴靠近肥皂泡，观察实验现象。
8）实验结束时，先从肥皂液中撤出导气管，移除燃烧的酒精灯，熄灭酒精灯，同时等试管冷却后取下。
4 实验结果及分析4.1 脱脂棉的量在本次化学实验中，棉花的用量与反应的结果有很大的关联。
当脱脂棉量比较少时，脱脂棉会因为高温而炭化，导致实验所需水蒸气不足，难以出现实验所需的水蒸气的量，造成本次试验的失败。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
铁粉与水蒸气反应实验的再设计
一、原实验的缺陷
人教版必修1课本中采用湿棉花作为水蒸气源，用带灯罩的酒精灯加热还原铁粉的反应，较旧教材中采用加热
水至沸腾，用酒精喷灯加热铁粉反应的实验在安全性，简
易性方面有了很大改善，但仍存在以下不足：①加热还原
铁粉时，由于棉花中含水量较少，铁粉还未达到反应的温
度时，棉花中的水蒸气早已溢出，无法与铁粉充分反应②
由于试管口略向下倾斜，将棉花放在试管底部时，棉花中
的水过早向下流动冲走铁粉，也易炸裂试管③反应时间过
长，现象不明显。
针对上述问题，我对本实验进行了再设
计。
二、实验仪器和实验药品
实验仪器：铁架台、导气管、单孔橡皮塞、试管、湿棉花、
蒸发皿、酒精灯（带灯罩）、小木棒
实验药品：铁粉、肥皂水
三、实验步骤
1、取一支稍大一些的试管，在试管底部装入一团湿棉花，
在试管中部装入稍过量的铁粉，再在试管口用一带导管
的单孔橡皮塞塞住。
将试管固定在铁架台上，使试管口
略向下倾斜。
另取一蒸发皿，放入肥皂水待用。
2、用带灯罩的酒精灯先加热试管中部铁粉堆积的部位，
30s~40s后再用另一带灯罩的酒精灯加热试管底部棉花
部位，加热时铁粉红热，刚开始导管插入蒸发皿的肥皂
水中出现很多气泡，但这不是氢气泡而是空气泡。
大约
两分钟左右，用小木棒点燃肥皂泡，可听到明显的爆鸣
声。
四、实验装置图
铁粉与水蒸气反应实验装置图
五、本实验的优点
1、铁粉稍过量使反应充分，迅速。
2、采用两个带灯罩的酒精灯分别加热，先加热铁粉，待接
近反应温度时再加热湿棉花，使铁粉可以迅速与溢出的
水蒸气充分反应，避免了水蒸气过早溢出或迟迟不溢出
的情况。
3、节省了反应的时间，现象很明显。