鐵與水蒸氣反應(yīng)實驗的再改進(jìn)

楊莉

摘要：針對人教版必修2中鐵與水蒸氣反應(yīng)演示實驗的不足，結(jié)合實驗教學(xué)實際，自制了反應(yīng)容器，改進(jìn)了實驗。改進(jìn)后的實驗操作簡單、方便攜帶、反應(yīng)現(xiàn)象明顯、實驗成功率高。

關(guān)鍵詞：鐵與水反應(yīng)；反應(yīng)裝置；實驗改進(jìn)

文章編號：1005–6629（2014）9–0054–02 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

鐵與水蒸氣的反應(yīng)是高中化學(xué)必修加選修第二冊“幾種重要的金屬”中的一個重要的演示實驗[1]，筆者多次觀察該實驗在教學(xué)中的演示，發(fā)現(xiàn)實驗裝置組裝復(fù)雜、實驗操作難、制取氣體時間長，實驗重復(fù)性差且石棉絨粉塵易擴(kuò)散不利于環(huán)保等諸多不利于演示實驗的不足之處。為了進(jìn)一步提高該實驗課堂教學(xué)效果，筆者自制了反應(yīng)容器，改進(jìn)了實驗，消除了以上不足。

1 儀器和藥品

儀器：φ20mm×200mm試管1支（在其離試管底部約67mm處周圍用酒精噴燈加熱，小心彎成約130°即成為反應(yīng)器）、單孔橡膠塞1個、酒精燈2個（記為燈1和燈2，燈芯分別拉出10mm和15mm左右，以產(chǎn)生中火和大火）、250mL燒杯1個、φ15×150mm試管1支、60°彎玻璃管1根、橡膠管1條、鐵架臺、十字夾鐵夾各1個、木塊若干、火柴

藥品：①還原鐵粉（分析純符合HG/T3473-1977標(biāo)準(zhǔn)）；②普通水

2 實驗裝置

實驗裝置如圖1所示。

3 實驗步驟

3.1 準(zhǔn)備階段

在反應(yīng)器中底部注入6 mL水后平持反應(yīng)器，在其中部加入約1.5藥匙還原鐵粉（其邊緣靠近彎角處），塞上橡膠塞，把反應(yīng)器管口稍向下傾斜固定在鐵架臺上（見實驗裝置圖）。在250 mL燒杯中注入約150 mL水，把60°彎玻璃管放入水中。在φ15×150mm試管1中注滿水后用食指堵住試管口，把試管倒插入裝有水的燒杯中。

3.2 反應(yīng)階段

分別用燈1和燈2加熱反應(yīng)器中的水和還原鐵粉，當(dāng)水蒸氣將空氣排出后，把60°彎玻璃管的管口放入裝滿水的φ15×150mm試管的管口中，用排水法收集一試管氣體。

3.3 實驗階段

依次進(jìn)行：（1）把導(dǎo)管從燒杯中取出；（2）熄滅酒精燈1，停止水蒸氣的產(chǎn)生；（3）待反應(yīng)器中的水蒸氣排凈后，移走酒精燈2；（4）在水面下用食指堵住試管口，從燒杯中取出試管，靠近酒精燈2，撤開食指，能聽到“噗”的一聲響，說明試管中收集到的是氫氣；（5）觀察反應(yīng)器內(nèi)原來灰黑色的無定形粉末變黑，說明鐵粉轉(zhuǎn)變?yōu)樗难趸F。

4 實驗說明

（1）單孔橡膠打孔的位置需靠近橡膠塞小頭的邊緣，不可打在橡膠塞的正中，以利于及時排出冷凝水，避免它積聚后漫及熾熱的反應(yīng)器中段，引起玻璃管炸裂。

（2）有條件的學(xué)校，最好用φ20×200mm試管上部具支試管來代替φ20×200mm試管，把它加工成反應(yīng)器時試管底應(yīng)向支管一側(cè)方向彎曲。演示時試管口用無孔橡膠塞塞緊，把60°彎玻璃導(dǎo)管用橡膠管接在支管上，這樣更能及時排除冷凝水。

（3）在實驗步驟2中，水沸騰后就應(yīng)注意隨時調(diào)整酒精燈1對水加熱的強(qiáng)度，防止水暴沸而進(jìn)入反應(yīng)器中段而引起玻璃炸裂。同時，酒精燈2的火焰應(yīng)接近反應(yīng)器的彎曲處，既可防止水蒸氣熱量散失而冷凝，又可把可能進(jìn)入的液態(tài)水及時汽化，如此，既可避免玻璃炸裂，又可保證有足夠的水蒸氣進(jìn)入反應(yīng)器中段與鐵粉反應(yīng)。

（4）在排水法收集氣體和把導(dǎo)管從水中撤離時，注意防止被熱的導(dǎo)管燙傷。

（5）特別要注意的是：在集滿一試管氫氣后，停止反應(yīng)前，一定要先把60°彎玻璃導(dǎo)管撤出水面，否則，反應(yīng)器一定會因水倒流而炸裂。

5 實驗優(yōu)點

（1）僅用一支彎成130°的試管，就既能產(chǎn)生水蒸氣，又能使其與鐵粉反應(yīng)，大大簡化了實驗裝置，而且水蒸氣熱量不易散失，又能暢通無阻地與高溫鐵粉接觸。

（2）本實驗方案所用的儀器和藥品少而易得，裝置緊湊，方法簡單，實驗耗時少且現(xiàn)象明顯，成功率高。

參考文獻(xiàn)：

[1]人民教育出版社化學(xué)室編著.全日制普通高級中學(xué)教科書·（必修加選修）化學(xué)（第二冊）[M].北京：人民教育出版社，2003：8.