人教版高中化學(xué)教材疑難實驗研究

李茜

摘 要：對人教版普通高中新課標化學(xué)教材中鈉的燃燒、鐵粉與水蒸氣反應(yīng)兩個實驗進行了改進研究，使之成為簡單易做、現(xiàn)象明顯、容易成功的實驗。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué)；疑難實驗；研究

一、對鈉的燃燒實驗的改進

1.實驗原理

鈉在空氣中在點燃的條件下可以發(fā)生反應(yīng)：2Na+O2■Na2O2。

2.改進理由

人教版普通高中課程標準實驗教科書《必修1》（2007版）【實驗3-2】金屬鈉的燃燒實驗：“將一小塊表面吸干煤油的金屬鈉放在坩堝里加熱”。這樣做得到的產(chǎn)物表面被大量黑色的物質(zhì)覆蓋，很難讓學(xué)生觀察到鈉燃燒后生成的物質(zhì)是淡黃色的過氧化鈉。此實驗不易成功的原因在于：①加熱到鈉熔化并開始有火花時沒有及時撤離酒精燈。②用于燃燒的鈉是學(xué)生觀察鈉的物理性質(zhì)（【實驗3-1】）之后，未做任何處理的金屬鈉，而用于學(xué)生觀察的鈉只是切除了一端的外皮，其他外皮沒有切除，會殘留部分煤油。③燃燒用的坩堝是不透明的，只能俯視觀察實驗現(xiàn)象，學(xué)生很難觀察到鈉燃燒時火焰的顏色。

3.實驗材料及藥品

鐵架臺、酒精燈、石棉網(wǎng)、大燒杯、鑷子、小刀、玻璃片、濾紙、金屬鈉。

4.實驗裝置（圖1）

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5.實驗步驟

①按實驗裝置圖組裝好裝置。②用鑷子取出一小塊金屬鈉，用濾紙吸干表面的煤油，再用小刀切去其所有外皮。③點燃酒精燈，加熱并不停地移動，使燒杯底部均勻受熱。④待燒杯達到一定溫度（接近鈉的熔點）時，將準備好的金屬鈉迅速放入燒杯中，繼續(xù)加熱。⑤待金屬鈉熔化并有火花生成時，立即撤離酒精燈。

6.實驗現(xiàn)象（圖2、圖3）

將金屬鈉放入燒杯后，鈉很快熔化并有火花產(chǎn)生，撤離酒精燈后，鈉繼續(xù)劇烈燃燒產(chǎn)生黃色火焰和白色的煙，冷卻后生成淡黃色小顆粒狀的物質(zhì)，周圍未出現(xiàn)黑色的物質(zhì)。

7.實驗結(jié)論

金屬鈉燃燒后生成的物質(zhì)是淡黃色的過氧化鈉。

8.改進后的優(yōu)點

①操作簡單，使用的儀器都是實驗室常用的。②克服了用坩堝燃燒金屬鈉時學(xué)生只能俯視觀察實驗現(xiàn)象的困難，因為燒杯是透明的，所以無論教師演示實驗還是學(xué)生自己動手實驗，都很容易從任意一個角度觀察金屬鈉燃燒時的實驗現(xiàn)象。③本實驗所用的金屬鈉切去了所有外皮，避免了煤油不完全燃燒時產(chǎn)生的黑色物質(zhì)對過氧化鈉顏色的觀察造成的干擾。

二、對鐵粉與水蒸氣反應(yīng)實驗的改進

1.實驗原理

鐵與水蒸氣在高溫的條件下發(fā)生反應(yīng)：3Fe+4H2O（g）■Fe3O4+4H2。

2.改進理由

人教版普通高中課程標準實驗教科書《必修1》（2007版）【科學(xué)探究】鐵粉與水蒸氣反應(yīng)實驗：“將浸了水的濕棉花放在試管底部，還原鐵粉平鋪在試管中（距濕棉花一定距離），用一個酒精燈加熱進行反應(yīng)”。這樣做該實驗很難成功。雖然注釋（【科學(xué)探究】下面）中說了該實驗也可再用一個酒精燈加熱，但是教師做演示實驗或指導(dǎo)學(xué)生進行實驗時，往往只會用一個酒精燈加熱，或者用兩個普通的酒精燈加熱，使得該實驗仍然很難成功，即使產(chǎn)生了少量的氫氣，反應(yīng)也很難持續(xù)進行。如果用酒精噴燈加熱，其產(chǎn)生的較大噪音會干擾學(xué)生的聽覺，所以很多中學(xué)教師都不做此實驗。此實驗不易成功的原因在于：①只用一個酒精燈加熱，酒精燈在加熱鐵粉的時候水蒸氣停止產(chǎn)生，酒精燈在加熱濕棉花的時候，鐵粉部分的溫度未達到與水蒸氣反應(yīng)的溫度。②用兩個普通的酒精燈加熱，雖然水蒸氣可以不停地產(chǎn)生，但是鐵粉部分的溫度仍未達到與水蒸氣反應(yīng)的溫度。

3.實驗材料及藥品

鐵架臺、酒精燈、酒精燈罩、試管、棉花、導(dǎo)管、橡皮塞、火柴、瓷蒸發(fā)皿、還原鐵粉、肥皂液、蒸餾水。

4.實驗裝置

5.實驗步驟

①按實驗裝置圖組裝好裝置。②點燃酒精燈，先用一個酒精燈于試管底部來回移動預(yù)熱試管，再將其中一個酒精燈加上酒精燈罩放在還原鐵粉部位集中加熱，將另一個酒精燈放在濕棉花部位集中加熱。③觀察蒸發(fā)皿中產(chǎn)生的氣泡，待氣泡較多時，用坩堝鉗夾住燃著的火柴（或用燃著的竹簽），點燃氣泡。④重復(fù)步驟③。

6.實驗現(xiàn)象

將帶有燈罩的酒精燈集中鐵粉部位加熱時，可以很快觀察到還原鐵粉變黑，蒸發(fā)皿中不斷產(chǎn)生氣泡，點燃氣泡可以聽見“噗噗”的“爆鳴”聲。

7.實驗結(jié)論

觀察到還原鐵粉變黑，可以證明鐵粉與水蒸氣反應(yīng)生成了四氧化三鐵；點燃蒸發(fā)皿中產(chǎn)生的氣泡聽見“噗噗”的“爆鳴”聲，可以證明鐵粉與水蒸氣反應(yīng)生成的氣體是氫氣。

8.改進后的優(yōu)點

本實驗成功的關(guān)鍵在于：①要不斷產(chǎn)生水蒸氣。②鐵粉部位的溫度要達到兩者的反應(yīng)溫度，通過使用兩個酒精燈和給還原鐵粉部位的酒精燈加一個燈罩，提高了火焰溫度，使得該實驗操作簡單，反應(yīng)能夠持續(xù)進行，并且避免了使用酒精噴燈產(chǎn)生的較大噪音給學(xué)生的聽覺帶來的干擾。