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标题 铁与水蒸气反应实验的再改进
范文 杨莉
摘要:针对人教版必修2中铁与水蒸气反应演示实验的不足,结合实验教学实际,自制了反应容器,改进了实验。改进后的实验操作简单、方便携带、反应现象明显、实验成功率高。
关键词:铁与水反应;反应装置;实验改进
文章编号:1005–6629(2014)9–0054–02 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
铁与水蒸气的反应是高中化学必修加选修第二册“几种重要的金属”中的一个重要的演示实验[1],笔者多次观察该实验在教学中的演示,发现实验装置组装复杂、实验操作难、制取气体时间长,实验重复性差且石棉绒粉尘易扩散不利于环保等诸多不利于演示实验的不足之处。为了进一步提高该实验课堂教学效果,笔者自制了反应容器,改进了实验,消除了以上不足。
1 仪器和药品
仪器:φ20mm×200mm试管1支(在其离试管底部约67mm处周围用酒精喷灯加热,小心弯成约130°即成为反应器)、单孔橡胶塞1个、酒精灯2个(记为灯1和灯2,灯芯分别拉出10mm和15mm左右,以产生中火和大火)、250mL烧杯1个、φ15×150mm试管1支、60°弯玻璃管1根、橡胶管1条、铁架台、十字夹铁夹各1个、木块若干、火柴
药品:①还原铁粉(分析纯符合HG/T3473-1977标准);②普通水
2 实验装置
实验装置如图1所示。

3 实验步骤
3.1 准备阶段
在反应器中底部注入6 mL水后平持反应器,在其中部加入约1.5药匙还原铁粉(其边缘靠近弯角处),塞上橡胶塞,把反应器管口稍向下倾斜固定在铁架台上(见实验装置图)。在250 mL烧杯中注入约150 mL水,把60°弯玻璃管放入水中。在φ15×150mm试管1中注满水后用食指堵住试管口,把试管倒插入装有水的烧杯中。
3.2 反应阶段
分别用灯1和灯2加热反应器中的水和还原铁粉,当水蒸气将空气排出后,把60°弯玻璃管的管口放入装满水的φ15×150mm试管的管口中,用排水法收集一试管气体。
3.3 实验阶段
依次进行:(1)把导管从烧杯中取出;(2)熄灭酒精灯1,停止水蒸气的产生;(3)待反应器中的水蒸气排净后,移走酒精灯2;(4)在水面下用食指堵住试管口,从烧杯中取出试管,靠近酒精灯2,撤开食指,能听到“噗”的一声响,说明试管中收集到的是氢气;(5)观察反应器内原来灰黑色的无定形粉末变黑,说明铁粉转变为四氧化三铁。
4 实验说明
(1)单孔橡胶打孔的位置需靠近橡胶塞小头的边缘,不可打在橡胶塞的正中,以利于及时排出冷凝水,避免它积聚后漫及炽热的反应器中段,引起玻璃管炸裂。
(2)有条件的学校,最好用φ20×200mm试管上部具支试管来代替φ20×200mm试管,把它加工成反应器时试管底应向支管一侧方向弯曲。演示时试管口用无孔橡胶塞塞紧,把60°弯玻璃导管用橡胶管接在支管上,这样更能及时排除冷凝水。
(3)在实验步骤2中,水沸腾后就应注意随时调整酒精灯1对水加热的强度,防止水暴沸而进入反应器中段而引起玻璃炸裂。同时,酒精灯2的火焰应接近反应器的弯曲处,既可防止水蒸气热量散失而冷凝,又可把可能进入的液态水及时汽化,如此,既可避免玻璃炸裂,又可保证有足够的水蒸气进入反应器中段与铁粉反应。
(4)在排水法收集气体和把导管从水中撤离时,注意防止被热的导管烫伤。
(5)特别要注意的是:在集满一试管氢气后,停止反应前,一定要先把60°弯玻璃导管撤出水面,否则,反应器一定会因水倒流而炸裂。
5 实验优点
(1)仅用一支弯成130°的试管,就既能产生水蒸气,又能使其与铁粉反应,大大简化了实验装置,而且水蒸气热量不易散失,又能畅通无阻地与高温铁粉接触。
(2)本实验方案所用的仪器和药品少而易得,装置紧凑,方法简单,实验耗时少且现象明显,成功率高。
参考文献:
[1]人民教育出版社化学室编著.全日制普通高级中学教科书·(必修加选修)化学(第二册)[M].北京:人民教育出版社,2003:8.
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更新时间:2025/2/6 9:01:47