铁与水蒸气反应实验的研究
铁粉与水蒸气反应实验改进新法
我们 选 用 物 质 的 量浓 度 为０５ 、０１ 、０ ５ 、 ． ０ ． ０ ． ０ ０
０ ２ 、０ １ 、００ ５ ｌＬ ． ５ ． ０ ． ０ｍｏ・ 的Ｎ Ｏ ０ ０ ０ ａ Ｈ溶 液 分 别 与
浓 度 为 ２０ ４ 、 ６ 、 ８０ １ ．、 １ ．、 １ ． ｔｏ・ ．、 ． ０ ． ０ ．、 ００ ２ ０ ４０ｏ ｌ
００ ０ ） ５ ７０
文章 编 号 ： １０ －６ ２ （ １）１ ｏ １ ～０ ０ ５ ６ ９２ ０１一 ０ ２ ２ ０
中 图分 类 号 ：Ｇ ３ ． ６３８
文 献 标 识 码 ：Ｃ
研究金属 与水 的反应是研 究金 属化 学性质 的重
１１ 实 验 用 品 ．
要手 段 。较高 温度下 铁粉能 与水蒸 气反 应是铁 为一 种较 活泼金属 的有力 证据 ，但 该 反应远 没有钠 跟水
（ ）１ ． ２ ：１
按 图２ 的装 置实验 探究 时 ，在 绝 大部 分情 况 下该 原 电池装 置应为 甲烧 杯 内的铝 片 （ 在 盐 酸溶 液 中 ） 浸 为 正极 ，乙烧 杯 中 的铝 片 （ 在Ｎ Ｏ 溶 液 中 ）为 浸 ａＨ 负极 ：除此 以外 ，定量 的实验 结果 也显示 一般 只有
１ 实验 装 置 的 改 进
（ 用玻 璃瓶 代替 ） ；铁架 台 ；玻璃 导管 ；橡 皮塞 ；橡
胶 管 ；铁 丝网罩 （ 自制 ） ；医用 塑料 注射 器 （ Ｌ ５ｍ ， 带 针头）半环形 磁铁 （ ； 废喇 叭上 的 ） ；木条 ；棉线 ；
粉笔 头 ；坩 埚钳 ；火柴 。
１ ２
化学 教 学
２１ ０ ０年 ． １ 期 第 １
铝与Ｎ Ｏ 或 盐酸 ） ａ Ｈ（ 反应 的 电动势 随溶 液 中Ｃ Ｏ ） （ Ｈ一 『 （ １ 或Ｃ Ｈ ） 的增 大 而上 升 ， 么通 过 调整 Ｎ Ｏ 溶 液 那 ａＨ 和盐酸 的浓 度是否 可 以使 实验 图２ 置 中指 针 的反 装
铁和水蒸气反应现象
铁和水蒸气反应现象铁啊，这家伙咱们平时见得多了，铁锹、铁锅、铁栏杆，满大街都是它的影子。
但你知道吗？当铁遇上水蒸气，嘿，那可真是一出好戏！想象一下，大夏天的，你手里拿着一根红通通的铁条，刚从火炉里拽出来，热得能煎蛋。
这时候，你往它身上猛地一喷水，嗞啦一声，那场面，简直比放鞭炮还刺激！不过咱们今天要说的不是这个，而是铁和水蒸气之间的一场“亲密接触”。
在实验室里头，科学家们玩起了高科技，他们给铁块穿上特制的衣服，然后放进一个充满水蒸气的密闭空间里。
刚开始，铁块还跟个大老爷们似的，一脸淡定。
但没过多久，这家伙就开始“不安分”了。
水蒸气，就像是一群看不见的小精灵，它们围着铁块转啊转，跳啊跳，好像在跳一场无声的舞蹈。
渐渐地，这些小精灵们开始施展魔法，它们把铁块表面的铁原子一个个拉了出来，就像是从口袋里掏糖果一样轻松。
铁原子们被水蒸气一勾引，就忘了自己的老窝，纷纷跟着水蒸气跑路了。
这一跑，可不得了，铁块的表面就开始慢慢变色，从原来的银灰色变成了暗黑色，就像是被谁偷偷涂了一层炭黑。
但故事还没完呢！这些逃跑的铁原子，它们在水蒸气的帮助下，还玩起了变形记。
它们有的变成了氢气，轻飘飘地飞上了天；有的变成了四氧化三铁，沉甸甸地落在了地上。
这就像是一场魔术表演，让人看得眼花缭乱。
整个过程中，铁块就像是一个被施了魔法的勇士，经历了一场惊心动魄的冒险。
而水蒸气呢？它就像是那个神秘的魔法师，用它的魔力改变了铁块的命运。
这场“亲密接触”的结果嘛，就是铁块变得更加坚韧了。
虽然它的表面变得粗糙不堪，但内部却变得更加紧密结实。
这就像是我们经历了一些困难和挫折之后，虽然外表可能看起来有些狼狈，但内心却变得更加坚强和成熟。
所以说啊，铁和水蒸气的这场“亲密接触”，不仅是一场科学的盛宴，更是一次生命的启示。
它告诉我们：无论遇到什么困难和挑战，只要我们有勇气和智慧去面对它、克服它，就一定能够变得更加坚强和优秀！。
铁与水蒸气反应实验的再设计
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。
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。
铁粉与水蒸气的反应
科学探讨：铁粉与水蒸气的反响一.教材：人教版通俗高中课程尺度试验教科书化学（必修1）50页至51页二.课时安插：15分钟三.教授教养对象：高一学生四.教授教养设计思绪：本课题内容选自人教版高中化学必修1 第三章金属及其化合物第一节金属的化学性质第二课时金属与酸和水的反响,铁粉与水蒸气的反响是以科学探讨的情势呈现的,是学生在进修钠与水的反响后,进一步研讨金属与水的反响.高中化学新课标提出：“经由过程以化学试验为主的多种探讨运动使学生体验科学研讨的进程,激发进修化学的兴致,强化科学探讨的意识,促进进修方法的改变,造就学生的创新精力和实践才能”.科学探讨的目标是让学生在获得常识的同时,体验科学探讨的进程,懂得科学探讨的办法,达成情绪.立场.价值不雅目标.该试验难度大,是以不合适学生同步试验,经由过程重复摸索试验办法,教师演示试验能确保成功,以冲破教授教养难点.思维才能是一切才能的焦点,是以,教授教养重点放在学生设计计划上,经由过程计划设计.筛选.完美的进程激活学生思维,激发创新意识,造就合作与交换的才能.初中化学中学生学过二氧化碳制取的研讨,对试验室肯定制取气体装配斟酌的身分有必定懂得;接触过一氧化碳还原氧化铜的试验装配;知道氢气的磨练办法.这些基本使学生自立设计试验计划成为可能.新课由工件淬火视频引入,提出问题,激发进修兴致;学生依据已有常识猜测与假设并设计计划,演示试验验证假说,得出结论.因为学生不具备化学办法磨练四氧化三铁的常识,教授教养处理采取介绍x射线衍射仪测定反响后固体产品的办法,将先辈技巧装备的应用引入教授教养介绍给学生,目标是坦荡视野,也使探讨进程更为周密.五.教授教养目标：（一）常识与技巧目标1.控制铁与水蒸气反响的道理;2.能设计出简略的铁与水蒸气反响的试验装配;3.造就学生发明问题.剖析.解决问题的才能.（二）进程与办法目标1.经由过程探讨铁粉与水蒸气的反响,熟悉设计试验的一般办法,体验科学探讨的进程.2.练习学生科学思维办法,成长其思维的逻辑性.周密性.深入性.辽阔性.（三）情绪立场与价值不雅目标在科学探讨进程中,激发学生进修兴致,造就积极思虑.勇于摸索的科学品德,成长合作精力.六.教授教养重点.难点：重点：学生设计铁粉与水蒸气反响的试验装配难点：铁粉与水蒸气反响试验七.教授教养办法：试验探讨.多媒体帮助教授教养八.课型：新讲课九.教授教养器具：仪器：铁架台.大试管.铁夹.有孔橡胶塞.造就皿.坩埚钳.带防风罩的酒精灯.导管.橡胶管.玻璃棒.药匙.纸槽.课件和多媒体装备;药品：洗涤剂液.蒸馏水.脱脂棉.还原铁粉.火柴.课前预备：《教室学案》十.教授教养流程：【引入课题】【视频播放】请看“工件淬火”视频,不雅察工件概况有什么变更？【讲授】工件淬火是将钢铁成品加热到必定温度,保温后快速冷却以进步钢的强度和硬度,强化钢的机能的热处理工艺.工件是钢铁成品,水是碳钢经常应用的淬火介质.【生】铁与冷水无显著的反响现象,有黑色物资生成.【师】铁与冷水无显著的反响现象,热水呢？也无显著的反响现象.输送自来水和热水的铁管就是最好的例证.【板书】1.铁与冷水.热水——无显著的反响现象【师】工件概况生成黑色物资,是产生了化学反响吗？铁与水蒸气在高温前提下是否产生了反响呢？【教室探讨】【师】工件概况的那层黑色物资是什么？铁与水蒸气在高温前提下是否反响了呢？依据所学常识猜测.【投影】科学探讨：铁粉与水蒸气的反响提出问题：铁能不克不及在加热前提下与水蒸气产生反响呢？可能有哪些产物？【生】从氧化还道理论剖析,假如Fe与水蒸气的反响,Fe化合价将由0价升高,生成铁的化合物,那么哪种元素的化合价能下降呢？H元素.黑色物资是一种铁的化合物,我们知道铁的罕有化合物有FeO,Fe2O3,Fe3O4,Fe(OH)2 ,Fe(OH)3,到底是哪一种呢？生成物除了铁的化合物,还有什么其他物资呢？【生】从钠与水反响类推猜测：是铁的氢氧化物和氢气.……【猜测与假设】铁与水蒸气能在高温前提下产生反响,生成H2和铁的化合物.【师】实践是验证真谛的独一尺度.请同窗们设计试验验证猜测.思虑：铁粉与水蒸气反响的试验装配应当包含哪几个部分？各部分斟酌的身分有哪些？浏览教材50页科学探讨第二段.【生】水蒸气的产生装配.水蒸气与铁粉的反响装配.磨练产朝气体3部分【板书】2.铁粉在高温下与水蒸气反响：【投影】设计试验：装配的3个部分水蒸气的产生装配铁粉与水蒸气的反响装配（反响物状况.反响产生的前提）气体收集及磨练（气体性质）【设计试验】请联合所学的试验常识,评论辩论后在学案一中画出设计的装配简图.【生】小组评论辩论并画出试验装配简图.【表达与交换】报告请示交换并互相评价.【投影】归纳试验装配简图.【先生讲授】总结设计的试验装配图,点拨症结：装配的连接与简化.【投影】铁粉与水蒸气反响的试验装配图【演示试验】铁粉在高温下与水蒸气反响：脱脂棉用水浸湿后挤干,塞入试管底部,脱脂棉厚度1～2cm,铁粉1g,铁粉中间至棉花外沿距离为2cm.加热至试管壁上有渺小的水滴时,将导气管伸入盛有洗涤剂液的造就皿中吹泡,当有大量气泡时,停滞吹气泡.用点燃的火柴接近气泡,有爆鸣声.【拓展思维】【师】不雅察试验现象并填入学案二,请同窗对演示试验提问并说明.【生】不雅察试验现象,完成学案二,小组交换结论.【生】为什么要挤干棉花上的水？为什么要控制棉花与铁粉的距离？固体产品若何磨练？【生】应用加热试管中还原铁粉时的余热使潮湿的脱脂棉产生水蒸气,因为气体与铁粉概况接触,产朝气体量不久不多,所以用吹番笕泡的方法收集气体.【师】经x 射线衍射仪测定反响后固体物资,发明除铁粉外,有四氧化三铁生成.X 射线衍射图谱【师】请写出化学反响方程式：【投影】试验现象及结论 【板书】【师】该反响是工件概况在淬火进程中陪同的化学反响之一.【归纳总结】【师】你对演示试验装配还有什么问题或建议？有哪些收成?【生】为什么要用造就皿代替书上蒸发皿？还可以用什么装配？氢气还可以如何磨练？……【生】总结【安插功课】3Fe + Fe 3O 4 + 4△ 3Fe + Fe 3O 4 +4△1.比较钠与水反响和铁粉与水蒸气反响异同并剖析原因.2.化学兴致小组运动：查阅材料肯定磨练四氧化三铁的办法. 板书设计：科学探讨：铁粉与水蒸气的反响1.铁与冷水.热水——无显著的反响现象2.铁粉在高温下与水蒸气反响：H2O(g)产生Fe 粉 + H2O(g)反响装配气体磨练3Fe + Fe3O4+4△。
铁和水蒸气的反应教案
铁和水蒸气的反应教案篇一：铁与水蒸气反应教学设计案例铁与水蒸气反应课时：1课时课型：新授课教具：多媒体、PPT教学目标：1．知识与技能目标：了解铁与水蒸气反应的原理2．过程与方法目标：采用实验探究法，在设计反应装置的过程中，引导学生学习科学方法，提高学生科学探究能力。
3.情感态度与价值观目标：培养学生重视实验的科学态度和对学科实验的兴趣。
教学重点：铁与水蒸气反应的装置设计。
教学难点：形成比较系统的知识体系，成功地完成铁与水蒸气的反应。
教学方法：问答法、讨论法、启发法教学过程：一、组织教学：师生问好二、导入：师：上本节课之前，先请一个学生板书铁与水蒸气反应的方程式。
师：提问：整套装置应包括哪几部分？生答：整套装置应包括水蒸气发生、水蒸气与铁粉反应、检验产生的气体三部分。
三、新课讲授师：将学生共分为3个小组，以小组为单位进行讨论设计，在讨论的过程中，教师对个别问题加以指导。
学生基本出结果后，派代表用投影展示各组设计的结果，陈述自己组的设计思路，由其他组提出问题，给与评价。
生1组：生2组：生3组：师小结：三个组都展示完毕之后，从学生的设计的装置中总结两套比较好的方案，并在黑板上板书。
师：演示课本中给出的实验生：认真观察所用的实验装置、实验现象师：提问：这个实验的原理和优点在哪里？生甲：此实验很新颖，而且简单，首先一支试管代替三支试管，其次用肥皂泡收集少量氢气很新颖。
生乙：少量水蒸气可以用湿棉花制备，少量氢气还可以用肥皂泡收集，再进行点燃检验。
师提出问题：你设计的实验还可以怎么改进？生：打开思路，大胆想象。
四、归纳巩固：学生小结归纳本节课重点内容并谈学习体会。
通过学生的发言，可以看出学生掌握了本节课的内容，达到了教学的实效性。
五、作业练习：根据黑板上的实验装置设计回答问题1、实验进行时试管A中应加入的试剂是：烧瓶B的作用是：烧瓶C的作用是：试管D中收集得到的是：2、两套装置需要加热的是：3、试管E发生反应的化学方程式：4为了安全，在E管中反应发生前，在F出口处必须：教师总结：新课程标准特别提出：一是体验科学探究的过程和问题意识的培养，二是化学学习的方法和终生学习能力的培养。
铁与水蒸气的反应
反应的重要性
铁与水蒸气的反应在实际应用中具有广泛的应用，例如在钢铁工业中用于生产高 炉炉衬和保护气体，以及在化学工业中用于合成氨和生产其他气体。
深入了解铁与水蒸气的反应机制有助于优化工业生产过程，提高产品质量和降低 能耗。
02
铁与水蒸气的反应原理
铁的性质
铁是一种金属元素，具有金属的 通性，如导电、导热、延展性等。
实验操作规范与安全措施
01
在实验前应穿戴好实验 服和护目镜，确保个人 防护措施到位。
02
在实验过程中应保持实 验室通风良好，避免氢 气浓度过高。
03
04
在加热过程中应控制温 度和时间，避免温度过 高引起爆炸或烫伤。
使用玻璃仪器时应轻拿 轻放，避免破损和割伤。
应急处理方法
如果发生烫伤或火灾，应立即停止实 验，用冷水冲洗伤口或使用灭火器灭 火。
性质
四氧化三铁是一种黑色固 体，具有磁性，是铁的一 种重要化合物。
应用
四氧化三铁可用作颜料、 抛光剂、催化剂等。
反应产物的物理与化学性质
氢气的物理性质
无色、无味、易燃易爆的气体，密度比空气小，难溶于水。
氢气的化学性质
可燃性、还原性，与其他物质反应时放出大量的热能。
四氧化三铁的物理性质
黑色固体，具有磁性，难溶于水。
四氧化三铁的化学性质
具有很高的化学稳定性和抗氧化性，不易与其他物质发生反应。
05
实际应用与工业应用
在钢铁工业中的应用
铁与水蒸气的反应在钢铁工业中主要用于铁矿石的还原和炼铁。通过控制反应条件，如温度、压力和 气体组成，可以有效地将铁矿石中的铁氧化物还原成金属铁。这一过程是现代钢铁工业中最重要的环 节之一，能够大规模地生产钢铁材料。
铁粉与水蒸气的反应操作现象
铁粉与水蒸气在一定条件下可以发生化学反应，这个反应被称为氢气化反应或水蒸气还原反应。
该反应在工业上具有重要意义，例如在钢铁生产中，铁粉可以通过与水蒸气的反应来生产氢气，也可以作为还原剂来还原金属氧化物。
铁粉与水蒸气的反应通常需要在高温下进行，反应的化学方程式如下：\[ \text{Fe} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{FeO} + \text{H}_2 \]\[ \text{FeO} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Fe(OH)}_2 \]\[ \text{Fe(OH)}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Fe(OH)}_3 \]\[ \text{Fe(OH)}_3 + \text{3H}_2 \rightarrow \text{Fe} + \text{3H}_2\text{O} \]在实际操作中，铁粉与水蒸气的反应现象如下：1. 温度升高：由于反应是放热反应，反应过程中温度会显著升高。
2. 氢气生成：反应中会产生氢气，可以通过收集管道收集。
3. 颜色变化：铁粉在与水蒸气反应后会生成红褐色的氢氧化铁（Fe(OH)3），从而铁粉的颜色会由银灰色变为红褐色。
4. 固体产物：反应后会在铁粉表面形成氢氧化铁固体，这可能会减少铁粉的表面积，影响反应速率。
5. 设备腐蚀：在高温下，铁粉与水蒸气的反应可能会导致设备（如反应器）的腐蚀，因此需要使用耐腐蚀的材料。
6. 反应控制：为了安全和效率，需要对反应的温度、压力、反应时间等参数进行严格控制。
需要注意的是，铁粉与水蒸气的反应在工业应用中通常需要精确的工程控制，以确保安全和效率。
此外，铁粉也可以与其他物质（如碳）混合，以提高氢气的产量和纯度。
铁与水蒸气反应的创新实验
第２９卷中小学实验与装备２０１９年第５期２９㊀优秀说课案例选登铁与水蒸气反应的创新实验湖北省天门市天门中学(４３１７００)㊀伍㊀强１㊀实验器材与试剂大试管㊁单孔橡皮塞㊁酒精灯㊁试管夹㊁带金属盖的塑料小瓶㊁普通塑料小瓶㊁面巾纸㊁粗铜丝㊁防火胶布㊁打火机㊁中性笔芯㊁输液管滴壶㊁超细钢丝棉㊁蒸馏水㊁洗洁精溶液.２㊀实验创新要点(１)用化学组成与还原铁粉相似的超细钢丝棉代替铁粉进行反应,增大了铁与水蒸气的接触面积,提高了实验的成功率.(２)对吸水材料和超细钢丝棉进行了定量装配设计,简化了操作过程.３㊀对现有实验的评价(１)旧教材将铁粉附着在石棉绒上进行反应,由于石棉绒导热性不好,大多数铁粉温度不够高,难以反应.现行教材实验中水蒸气与铁粉接触面积有限,大多数水蒸气来不及与铁粉反应就逸出了试管;铁粉与供水剂的距离太远㊁太近都会导致实验失败;实验前药品装填困难㊁实验后废弃物不易取出.(２)当前的改进实验分两类,一类是改进供水材料,延缓水蒸气的发生,如将棉花改为富水蔬菜等,提高了实验成功率,却导致了实验时间过长的问题,而且这一类设计并没有解决供水剂与铁粉的距离问题.另一类是增加铁与水蒸气的接触面积,如用半圆形磁铁吸附铁粉,使其呈毛刷状,增大了铁粉与水蒸气的接触面积,但该设计有装置过于复杂㊁操作不便等缺点.４㊀实验教学目标(１)通过评价 铁与水蒸气反应实验 的旧教材设计㊁现行教材设计及已有改进实验设计,培养学生的分析能力与评价能力.(２)指导学生参与该实验的改进,培养学生的创新能力.(３)通过反复测试,对装置不断进行优化,培养学生精益求精的探究精神.５㊀实验教学过程５．１㊀实验装置的初步设计(１)对现有实验设计的评价在教师的指导下,学生成立了实验改进小组.教师引导学生对旧教材㊁现行教材及已有改进实验进行评价.(２)实验试剂的选择用钢丝棉代替还原铁粉进行实验,钢丝棉有弹性,堵在试管中,水蒸气只能从钢丝棉的缝隙中通过,增大了接触面积,有利于反应的发生.钢丝棉是钢纤维,导热性好,不仅紧挨着试管内壁的钢丝棉可以反应,部分靠近内壁的钢丝绵也能发生反应.(３)对初期成果的评价教师指导学生设计出如图１所示的初期成果装置,并以思考题形式引导学生对初期成果进行评价,具体过程如下.图１㊀初期成果装置示意图思考题:已知钢丝棉与面巾纸定量装配流程如图２所示,取１张面巾纸,折成１个方块;取１根粗铜丝,将其一端弯成钩状,钩在面巾纸上并捏紧,使３０㊀中小学实验与装备２０１９年第５期第２９卷面巾纸难以移动;称取２g 钢丝棉,对折成图２(a )所示形状,将单层部分压在面巾纸和粗铜丝上,双层部分压在粗铜丝上,卷成一个如图２(b )所示的圆柱状,用细铜丝将圆柱两端扎好,防止面巾纸和钢丝棉散开.在粗铜丝中部折出一个U 形弯,并将粗铜丝另一端折成一个环,最终得到一个钢丝棉与面巾纸组合而成的定量装配装置.请回答下列问题:图２㊀钢丝棉与面巾纸定量装配流程图(１)本实验的投料过程较为方便,原因是什么?(２)为什么要用 面巾纸 包住钢丝棉?(３)用蒸发皿收集气体,点燃气体时发生较剧烈燃爆,需要用坩埚钳夹住火柴.本实验将蒸发皿改为试管的目的是什么?(４)初期成果还有那些地方值得改进?５．２㊀实验装置的中期设计小组成员对实验装置作了便携式设计,如图３所示.用试管夹代替了铁架台,用缠有防火胶布的废弃中性笔芯代替了玻璃导管,用青霉素小瓶代替了小试管.小组成员对中期成果进行测试发现:如果操作不当,试管可能会炸裂.图３㊀中期成果装置示意图５．３㊀实验装置的后期设计小组成员对实验装置进行了防炸裂设计,如图４所示.在导管上端增加了用输液管滴壶制成的防倒吸装置,在试管口增加了用面巾纸制成的吸水装置.通过测试,取得了较好的实验效果.图４㊀后期成果装置示意图５．４㊀后期成果的推广与定型教师采取送教入班的形式对实验成果进行推广,共选择了本校１９个班级进行了教学,收到了良好的效果.由于实验室腐蚀性气体较多,无法安装一体机等电子设备,本校涉及分组实验的课程,往往是将实验仪器运到普通教室进行教学.但仪器中常有铁架台等较重的物品,授课教师一般提不动实验仪器,限制了这种教学模式的推广.由于本实验为便携式设计,给教学工作带来了极大的便利,值得推广.通过送教入班活动,发现由于青霉素小瓶重心较高,易被学生打翻.因此,将青霉素小瓶改为金属瓶盖,如图５所示.由于准备了２００多组学生实验,工作量较大,将定量装配装置的制作工序进行了简化,去掉了捆扎面巾纸和钢丝棉的细铜丝,发现钢丝棉和面巾纸也不易散开.由于装置较简单,即使学生基于好奇心,把装置拆掉了,也能重新将装置包好.去掉了U 形弯,钢丝棉也不易脱离面巾纸,即使钢丝棉在插入过程中脱离了面巾纸,可用镊子将钢丝棉往里推一下,紧挨到面巾纸,也不会影响实验效果.图５㊀定型装置示意图６㊀实验效果评价本实验设计有以下优点:装置简单㊁操作方便㊁安全性高㊁成功率高,使用的仪器与药品价廉易得,值得推广.收稿日期:２０１９－０８－１８。
铁粉与水蒸气的反应
铁粉与水蒸气的反应 科学探究：铁粉与水蒸气的反应 一、教材：人教版普通高中课程标准实验教科书化学（必修1）50页至51页 二、课时安排：15分钟 三、教学对象：高一学生 四、教学设计思路： 本课题内容选自人教版高中化学必修1 第三章 金属及其化合物 第一节 金属的化学性质 第二课时 金属与酸和水的反应，铁粉与水蒸气的反应是以科 学探究的形式呈现的，是学生在学习钠与水的反应后，进一步研究金属与水的反 应。 高中化学新课标提出：“通过以化学实验为主的多种探究活动使学生体验科 学研究的过程，激发学习化学的兴趣，强化科学探究的意识，促进学习方式的转 变，培养学生的创新精神和实践能力”。科学探究的目的是让学生在获得知识的 同时，体验科学探究的过程，了解科学探究的方法，达成情感、态度、价值观目 标。该实验难度大，因此不适合学生同步实验，通过反复探索实验方法，教师演 示实验能确保成功，以突破教学难点。思维能力是一切能力的核心，因此，教学 重点放在学生设计方案上，通过方案设计、筛选、完善的过程激活学生思维，激 发创新意识，培养合作与交流的能力。 初中化学中学生学过二氧化碳制取的研究，对实验室确定制取气体装置考虑 的因素有一定了解；接触过一氧化碳还原氧化铜的实验装置；知道氢气的检验方 法。这些基础使学生自主设计实验方案成为可能。新课由工件淬火视频引入，提 出问题，激发学习兴趣；学生根据已有知识猜想与假设并设计方案，演示实验验 证假说，得出结论。 由于学生不具备化学方法检验四氧化三铁的知识，教学处理采用介绍x射线 衍射仪测定反应后固体产物的方法，将先进技术设备的运用引入教学介绍给学 生，目的是开阔视野，也使探究过程更为严密。 五、教学目标： （一）知识与技能目标 1、掌握铁与水蒸气反应的原理； 2、能设计出简单的铁与水蒸气反应的实验装置； 3、培养学生发现问题、分析、解决问题的能力。 （二）过程与方法目标 1、通过探究铁粉与水蒸气的反应，认识设计实验的一般方法，体验科学探 究的过程。 2、训练学生科学思维方法，发展其思维的逻辑性、严密性、深刻性、广阔 性。 （三）情感态度与价值观目标 在科学探究过程中，激发学生学习兴趣，培养积极思考、勇于探索的科 学品质，发展合作精神。 六、教学重点、难点： 重点：学生设计铁粉与水蒸气反应的实验装置 难点：铁粉与水蒸气反应实验 七、教学方法：实验探究、多媒体辅助教学 八、课型：新授课 九、教学用具： 仪 器：铁架台、大试管、铁夹、有孔橡胶塞、培养皿、坩埚钳、带防风 罩的酒精灯、导管、橡胶管、玻璃棒、药匙、纸槽、课件和多媒 体设备； 药 品：洗涤剂液、蒸馏水、脱脂棉、还原铁粉、火柴。 课前准备：《课堂学案》 十、教学流程： 【引入课题】 【视频播放】请看“工件淬火”视频，观察工件表面有什么变化？ 【讲解】工件淬火是将钢铁制品加热到一定温度，保温后快速冷却以提高钢的强 度和硬度，强化钢的性能的热处理工艺。工件是钢铁制品，水是碳钢常 用的淬火介质。 【生】铁与冷水无明显的反应现象，有黑色物质生成。 【师】铁与冷水无明显的反应现象，热水呢？也无明显的反应现象。输送自来水 和热水的铁管就是最好的例证。 【板书】1、铁与冷水、热水——无明显的反应现象 【师】工件表面生成黑色物质，是发生了化学反应吗？铁与水蒸气在高温条件下 是否发生了反应呢？ 【课堂探究】 【师】工件表面的那层黑色物质是什么？铁与水蒸气在高温条件下是否反应了 呢？根据所学知识猜想。 【投影】科学探究：铁粉与水蒸气的反应 提出问题：铁能不能在加热条件下与水蒸气发生反应呢？可能有哪些产 物？ 【生】从氧化还原理论分析，如果Fe与水蒸气的反应，Fe化合价将由0价升高， 生成铁的化合物，那么哪种元素的化合价能降低呢？H元素。黑色物质是 一种铁的化合物，我们知道铁的常见化合物有FeO，Fe2O3，Fe3O4， Fe(OH)2 ,Fe(OH)3,到底是哪一种呢？生成物除了铁的化合物，还有什么其 他物质呢？ 【生】从钠与水反应类推猜想：是铁的氢氧化物和氢气。„„ 【猜想与假设】铁与水蒸气能在高温条件下发生反应，生成H2和铁的化合物。 【师】实践是验证真理的唯一标准。请同学们设计实验验证猜想。思考：铁粉与 水蒸气反应的实验装置应该包括哪几个部分？各部分考虑的因素有哪 些？阅读教材50页科学探究第二段。 【生】水蒸气的发生装置、水蒸气与铁粉的反应装置、检验产生气体3部分 【板书】2、铁粉在高温下与水蒸气反应： 【投影】设计实验：装置的3个部分 水蒸气的产生装置 铁粉与水蒸气的反应装置（反应物状态、反应发生的条件） 气体收集及检验（气体性质） 【设计实验】请结合所学的实验知识，讨论后在学案一中画出设计的装置简图。 【生】小组讨论并画出实验装置简图。 【表达与交流】汇报交流并互相评价。 【投影】归纳实验装置简图。 【老师讲解】总结设计的实验装置图，点拨关键：装置的衔接与简化。 【投影】铁粉与水蒸气反应的实验装置图 【演示实验】铁粉在高温下与水蒸气反应： 脱脂棉用水浸湿后挤干，塞入试管底部，脱脂棉厚度1～2cm，铁 粉1g,铁粉中心至棉花外沿距离为2cm。加热至试管壁上有细小的 水滴时，将导气管伸入盛有洗涤剂液的培养皿中吹泡，当有大量气 泡时，停止吹气泡。用点燃的火柴靠近气泡，有爆鸣声。 【拓展思维】 【师】观察实验现象并填入学案二，请同学对演示实验提问并解释。 【生】观察实验现象，完成学案二，小组交流结论。 【生】为什么要挤干棉花上的水？为什么要控制棉花与铁粉的距离？固体产物如 何检验？ 【生】利用加热试管中还原铁粉时的余热使湿润的脱脂棉产生水蒸气，由于气体 与铁粉表面接触，产生气体量不多，所以用吹肥皂泡的方式收集气体。 【师】经x射线衍射仪测定反应后固体物质，发现除铁粉外，有四氧化三铁生成。 X-射线衍射图谱 △ 【师】请写出化学反应方程式：3Fe + 4H Fe3O4 + 4H2 2【投影】实验现象及结论 △
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铁与水蒸气反应实验的研究
作者：李菲
来源：《新课程·教师》2014年第12期
摘 要：铁与水蒸气反应实验是人民教育出版社高中化学教科书中的一个演示实验，因其
装置复杂，实验成功率较低，因此，选取了几个较典型的实验改进方案，分别从实验装置、药
品、操作等方面对其进行分析，在此基础上，教师设计了一个装置和操作相对简单的实验方
案，教学实践证明，该实验设计是合理、成功的。
关键词：铁与水反应；改进；化学实验 一、引言
铁与水蒸气反应是人民教育出版社出版的高中化学必修教材（化学Ⅰ）中添加的一个演示
实验。该实验是在介绍铁的氧化还原性时安排的，意在使学生掌握铁与水反应之知识点，并理
解铁的氧化还原性。教科书中该实验方案却存在成功率低、操作复杂等缺点，因此该实验亟须
改进。
本文选取了刘胜强和樊小平、罗振锋、徐晓键、齐俊林、谭宗军和向雪皑等老师对该实验
的改进方案，并运用中学化学实验教学论以及实验设计理论的有关知识，进行分析，学习他们
的优点，并力求克服其缺点，在此基础上设计一个操作简单、成率较高的实验方案。
二、问题提出
人民教育出版社出版的高中化学必修教材（化学Ⅰ）在第三章第一节中讨论了铁的性质，
其中在介绍铁的氧化还原性时安排了，“铁与水蒸气反应”的实验，实验方案如下：
在玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热，并通入水蒸气。用试管收集产生的经
过干燥气体，并靠近火焰点火。观察实验现象。
实验装置如下：
■
在教学实践中发现该实验存在如下缺点：
1.烧瓶产生水蒸气的温度低，玻璃导管直角处易有冷凝水滞留，实验时间长；
2.酒精喷灯加热时，易使玻璃管因局部过热而变形；
3.干燥剂易液化，干燥作用失效；
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4.玻璃管内还原铁粉与石棉绒混合，石棉绒传热较慢；
5.用向下排空气法收集氢气很难掌握气体收集的程度。
本文在分析各实验方案优缺点的基础上提出自己的实验方案，并通过实验进行检验。下面
就来介绍一下本人的实验方案。
三、实验方案
1.实验装置
■
a.浸过水的砖粒；b光亮的铁丝圈；c自制双芯酒精灯
2.实验步骤
（1）按图装好仪器，检查装置的气密性。在试管中依次装入浸过水的砖粒、光亮的铁丝
圈。
（2）点燃酒精灯，加热一段时间，浓硫酸集气瓶里不断有气泡冒出，当气泡连续冒出
时，可用试管收集气体验纯。
（3）验纯后，直接在导管口点燃，会观察到氢气燃烧火焰。
实验过程中，浓硫酸集气瓶中不断有气泡冒出，光亮的铁丝圈颜色变暗。气体验纯后，在
导管口点燃，会观察到蓝色火焰证明是氢气。
3.该方案设计分析
（1）本着以学生掌握铁与水反应这一知识点为目的，所以，该实验的成功率应该是设计
实验方案首要考虑的一个因素。
（2）原实验方案用酒精喷灯，不但有噪音，而且易损坏试管造成浪费。而该方案由普通
酒精灯加以改造，既达到了反应的温度，又减少了可能的损失。
（3）实验用一个自制的酒精灯，激发了学生兴趣，启发了学生思维。
（4）该实验方案是在分析一线教师实验改进方案的基础上，学习他们的优点，克服其缺
点，分析、比较、实验验证而设计出来的，使该实验达到了最优化。
参考文献：
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[1]刘胜强，樊小平.铁与水蒸气反应实验的改进.中学化学教学参考，2006（12）.
编辑 王团兰