一、氢氧化亚铁的制备实验的改进
根据下述实验装置和操作，回答有关问题．
按图中所示装置，用两种不同操作分别进行实验，观察B管中现象．
（1）操作1：先夹紧止水夹a，再使A管开始反应．实验中在B管中
观察到的现象是：_______________________________________。
B管中发生反应的离子方程式是：____________________________。
（2）操作2：打开止水夹a，使A管开始反应一段时间后再来夹紧止水夹a．实验中在B 管中观察到的现象是：____________________________________________________。
B管中发生反应的离子方程式是：_____________________________________。
请说明造成两种操作现象不同的原因，（若两种现象相同，此小题不需要回答）_____________________________________________。
二、铁及其化合物的部分性质
(17分)某同学利用下图所示的实验装置进行铁跟水蒸气反应的实验,并继续研究铁及其化合物的部分性质。
请回答下列问题:
（1）硬质试管中发生反应的化学方程式为。
（2）该同学欲确定反应一段时间后硬质试管中固体物质的成分,设计了如下实验方案:
①待硬质试管冷却后,取少许其中的固体物质溶于稀硫酸得溶液B;
②取少量溶液B滴加KSCN溶液,若溶液变红色则说明硬质试管中固体物质的成分是(只有一个选项符合题意) ,若溶液未变红色则说明硬质试管中固体
物质的成分是(只有一个选项符合题意) 。
A．一定有Fe3O4,可能有Fe B．只有Fe(OH)3C．一定有Fe3O4和Fe
D．一定有Fe(OH)3,可能有Fe E.只有Fe3O4
（3）该同学按上述实验方案进行了实验,结果溶液未变红色,原因是（用离子方程式表示）。
（4）该同学马上另取少量溶液B,使其跟NaOH溶液反应。若按下图所示的操作,可观察到生成白色沉淀,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色的现象,请写出与上
述现象相关的反应的化学方程式。
（5）一段时间后,该同学发现（3）中未变红的溶液变成红色,说明Fe2+具有性。由此可知,实验室中含Fe2+的盐溶液需现用现配制的原因
是，并且配制含Fe2+的盐溶液时应加入少量。
（6）乙同学为了获得持久白色的Fe(OH)2沉淀，准备用右图所示装置，用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液与新制的FeSO4溶液反应。获得不含O2的蒸馏
水的方法是______________。反应开始时，打开止水夹的目的是___________________________________；一段时间后，关闭止水夹，在试管_______（填“A”或“B”）中观察到白色的Fe(OH)2
关于Fe(OH)2制备的方法很多，核心问题两点，一是溶液中的溶解氧必须除去，二是反应过程必须与O2隔绝。
【答案】
（1）3Fe + 4H2O(g) 或Fe3O4+ 4H2 (2分) （2）A,C(2分)
（3）Fe + 2Fe3+＝3Fe2+(2分)(出现此方程式才给分,只写Fe3O4 + 8H+＝Fe2+ +2Fe3+ +4 H2O不给分)
（4）FeSO4 + 2NaOH ＝Fe(OH)2↓+ Na2SO4 (2分) 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O ＝4Fe(OH)3 (2分)
（5）还原（1分）,Fe2+易被空气中的氧气氧化而变质（1分）,铁粉（1分）
(6)把蒸馏水煮沸（1分），利用铁粉和稀硫酸反应产生的氢气排出试管A、B中的空气，防止Fe(OH)2被空气中氧气氧化（2分），B（1分）。
【解析】
试题分析：1）硬质试管中发生反应是铁与水蒸气的反应，注意铁只能生成四氧化三铁和氢气，不能写出三氧化二铁；
（2）若溶液变红色则说明溶液中有三价铁离子，不能排除溶液中是否有亚铁离子，所以硬质试管中固体物质的成分一定有Fe3O4,可能有Fe，若溶液未变红色则说明溶液中无三价铁离子，则一定有过量的铁把三价铁还原为二价铁离子，硬质试管中固体物质的成分一定有Fe3O4和Fe。
（3）说明过量的铁把三价铁还原为二价铁，Fe + 2Fe3+＝3Fe2+。
（4）生成白色沉淀是氢氧化亚铁,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色是氢氧化亚铁被氧气氧化为氢氧化铁, FeSO4+ 2NaOH ＝Fe(OH)2↓+ Na2SO4，4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O ＝4Fe(OH)3。
（5）未变红的溶液变成红色，Fe2+被氧化为三价铁离子，说明具有还原性。实验室中含Fe2+的盐溶液需现用现配制的原因是易被空气中的氧气氧化而变质，并且配制含Fe2+的盐溶液时应加入少量铁粉，可以把氧化后的三价铁再还原成亚铁离子。
（6）获得不含O2的蒸馏水的方法一般是煮沸溶液，赶走气体。反应开始时，打开止水夹的目的是利用铁粉和稀硫酸反应产生的氢气排出试管A、B中的空气，防止Fe(OH)2被空气中氧气氧化；一段时间后，关闭止水夹，A中的氢气不能排出，在试管内使压强越来越大，把A中的硫酸亚铁赶入到B中，在B中会出现白色沉淀Fe(OH)2。
考点：考查铁与水蒸气反应的实验，检验二价铁及三价铁的方法，氢氧化亚铁的制备，铁三角的转化。
点评：对于铁单质及其化合物的转化是高中的重点和难点，经常以离子的检验、除杂、物质的制备等题型出现，比较综合，考查学生的综合思维能力。
工程流体力学及水力学实验报告及分析讨论
工程流体力学及水力学实验报告及分析讨论 实验一流体静力学实验 验原理 重力作用下不可压缩流体静力学基本方程 (1.1) 中： z被测点在基准面的相对位置高度； p被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同； p0水箱中液面的表面压强； γ液体容重； h被测点的液体深度。 对装有水油（图1.2及图1.3）U型测管，应用等压面可得油的比重S0有下列关系： (1.2) 此可用仪器（不用另外尺）直接测得S0。 验分析与讨论 同一静止液体内的测管水头线是根什么线？ 测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。测头线指测压管液面的连线。实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根。 当P B<0时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。 ，相应容器的真空区域包括以下三部分：
)过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域，均为真。 )同理，过箱顶小水杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区)在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区。这段高度与测压管2液面低液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。 若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定γ0。 最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油 至油面的垂直高度h和h0，由式，从而求得γ0。 如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？ 设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛由下式计算 中，为表面张力系数；为液体的容量；d为测压管的内径；h为毛细升高。常温(t=20℃，=7.28dyn/mm，=0.98dyn/mm。水与玻璃的浸润角很小，可认为cosθ=1.0。于是有 单位为mm) 一般来说，当玻璃测压管的内径大于10mm时，毛细影响可略而不计。另外，当水质，减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机玻璃作测压管时，浸润角较大，其h较普管小。 如果用同一根测压管测量液体相对压差值，则毛细现象无任何影响。因为测量高、时均有毛细现象，但在计算压差时，互相抵消了。 过C点作一水平面，相对管1、2、5及水箱中液体而言，这个水平面是不是等压面？
流体力学实验思考题 参考答案 流体力学实验室 静水压强实验
1．同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？ 测压管水头指p z +，即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度。测压管水头线指测压管液面的连线。实验直接观察可知，同一静止液面内的测压管水头线是一根水平线。 2．当0?B p 时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。 0?B p ，相应容器的真空区域包括以下三个部分： （1）过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占区域，均为真空区域。 （2）同理，过箱顶小不杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区域。 （3）在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区域。这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。 3．若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定0γ。 最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h 和0h ，由式00h h w w γγ= ，从而求得0γ。 4．如测压管太细，对于测压管液面的读数将有何影响？ 设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛细高度由下式计算 γ θσd h cos 4= 式中，σ为表面张力系数；γ为液体容量；d 为测压管的内径；h 为毛细升高。常温的水，m N 073.0=σ，30098.0m N =γ。水与玻璃的浸润角θ很小，可以认为0.1cos =θ。于是有 d h 7.29= （h 、d 均以mm 计） 一般来说，当玻璃测压管的内径大于10mm 时，毛细影响可略而不计。另外，当水质不洁时，σ减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机下班玻璃作测压管时，浸润角θ较大，其h 较普通玻璃管小。 如果用同一根测压管测量液体相对压差值，则毛细现象无任何影响。因为测量高、低压强时均有毛细现象，但在计算压差时，互相抵消了。 5．过C 点作一水平面，相对管1、2、5及水箱中液体而言，这个水平面是不是等压面？哪一部分液体是同一等压面？ 不全是等压面，它仅相对管1、2及水箱中的液体而言，这个水平面才是等压面。因为只有全部具有下列5个条件的平面才是等压面：（1）重力液体；（2）静止；（3）连通；（4）连通介质为同一均质液体；（5）同一水平面。而管5与水箱之间不符合条件（4），相对管5
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。
流体力学课程实验思考题解答 (一)流体静力学实验 1、 同一静止液体内的测压管水头线就是根什么线？ 答:测压管水头指γp Z +,即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度。测压 管水头线指测压管液面的连线。从表1、1的实测数据或实验直接观察可知,同一静止液面的测压管水头线就是一根水平线。 2、 当0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。
实验二不可压缩流体恒定流能量方程（伯诺利方程）实验 成果分析及讨论 1.测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同？为什么？ 测压管水头线（P-P）沿程可升可降，线坡J P可正可负。而总水头线（E-E）沿程只降不升，线坡J 恒为正，即J>0。这是因为水在流动过程中，依据一定边界条件，动能和势能可相互转换。测点5至测点7，管收缩，部分势能转换成动能，测压管水头线降低，Jp>0。测点7至测点9，管渐扩，部分动能又转换成势能，测压管水头线升高，J P<0。而据能量方程E1=E2+h w1-2, h w1-2为损失能量，是不可逆的，即恒有h w1-2>0，故E2恒小于E1，（E-E）线不可能回升。(E-E) 线下降的坡度越大，即J越大，表明单位流程上的水头损失越大，如图2.3的渐扩段和阀门等处，表明有较大的局部水头损失存在。 2.流量增加，测压管水头线有何变化？为什么？ 有如下二个变化： （1）流量增加，测压管水头线（P-P）总降落趋势更显著。这是因为测压管水头 ，任一断面起始时的总水头E及管道过流断面面积A为定值时，Q增大， 就增大，则必减小。而且随流量的增加阻力损失亦增大，管道任一过水断面上的总水头E相应减 小，故的减小更加显著。 （2）测压管水头线（P-P）的起落变化更为显著。 因为对于两个不同直径的相应过水断面有 式中为两个断面之间的损失系数。管中水流为紊流时，接近于常数，又管道断面为定值，故Q增大，H亦增大，（P-P）线的起落变化就更为显著。 3.测点2、3和测点10、11的测压管读数分别说明了什么问题？ 测点2、3位于均匀流断面（图2.2），测点高差0.7cm，H P=均为37.1cm（偶有毛细影响相差0.1mm）， 表明均匀流同断面上，其动水压强按静水压强规律分布。测点10、11在弯管的急变流断面上，测压管水头差为7.3cm，表明急变流断面上离心惯性力对测压管水头影响很大。由于能量方程推导时的限制条件之一是“质量力只有重力”，而在急变流断面上其质量力，除重力外，尚有离心惯性力，故急变流断面不能选作能量方程的计算断面。在绘制总水头线时，测点10、11应舍弃。 4.试问避免喉管（测点7）处形成真空有哪几种技术措施？分析改变作用水头（如抬高或降低水箱的水位）对喉管压强的影响情况。 下述几点措施有利于避免喉管（测点7）处真空的形成： （1）减小流量，（2）增大喉管管径，（3）降低相应管线的安装高程，（4）改变水箱中的液位高度。
《铁与水蒸气反应》教学设计 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。 (4)教学难点的分析与确定 水蒸气制备，氢气的检验等这些基本实验学生在初中已有所认识，如何将已学的知识串在一起，形成比较系统的知识体系，成功地完成铁与水蒸气的反应是一难点。 5.教学过程设计 (1)教学流程图：如右图。
铁粉与水蒸气反应实验的再设计 一、原实验存在的缺陷 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。
流体力学课程实验思考题解答 （一）流体静力学实验 1、 同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？ 答：测压管水头指γ p Z + ，即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度。测 压管水头线指测压管液面的连线。从表1.1的实测数据或实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。 2、 当0流体力学实验思考题解答
流体力学实验思考题解答 （一）流体静力学实验 1、 同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？ 答：测压管水头指γ p Z + ，即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度。测 压管水头线指测压管液面的连线。从表1.1的实测数据或实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。 2、 当0流体力学实验思考题解答
流体力学实验思考题解答 (一)流体静力学实验 1、 同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？ 答：测压管水头指γ p Z + ，即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度。测 压管水头线指测压管液面的连线。从表１．1的实测数据或实验直接观察可知,同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。 2、 当0水力学实验报告思考题答案(想你所要)
水力学实验报告思考题答案(想你所要)
实验二不可压缩流体恒定流能量方程（伯诺利方程）实验 果分析及讨论 压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同？为什么？ 测压管水头线（P-P）沿程可升可降，线坡J P可正可负。而总水头线（E-E）沿程只降不升，线坡J恒为正，即J>水在流动过程中，依据一定边界条件，动能和势能可相互转换。测点5至测点7，管收缩，部分势能转换成动能，测降低，Jp>0。测点7至测点9，管渐扩，部分动能又转换成势能，测压管水头线升高，J P<0。而据能量方程E1=E2+h w 失能量，是不可逆的，即恒有h w1-2>0，故E2恒小于E1，（E-E）线不可能回升。(E-E) 线下降的坡度越大，即J越大流程上的水头损失越大，如图2.3的渐扩段和阀门等处，表明有较大的局部水头损失存在。 量增加，测压管水头线有何变化？为什么？ 下二个变化： 流量增加，测压管水头线（P-P）总降落趋势更显著。这是因为测压管水头，任一 的总水头E及管道过流断面面积A为定值时，Q增大，就增大，则必减小。而且随流量的增加阻力损失亦 任一过水断面上的总水头E相应减小，故的减小更加显著。 测压管水头线（P-P）的起落变化更为显著。 对于两个不同直径的相应过水断面有 为两个断面之间的损失系数。管中水流为紊流时，接近于常数，又管道断面为定值，故Q增大，H亦增大，（P-P）化就更为显著。 点2、3和测点10、11的测压管读数分别说明了什么问题？ 测点2、3位于均匀流断面（图2.2），测点高差0.7cm，H P=均为37.1cm（偶有毛细影响相差0.1mm），表明均 上，其动水压强按静水压强规律分布。测点10、11在弯管的急变流断面上，测压管水头差为7.3cm，表明急变流断性力对测压管水头影响很大。由于能量方程推导时的限制条件之一是“质量力只有重力”，而在急变流断面上其质量外，尚有离心惯性力，故急变流断面不能选作能量方程的计算断面。在绘制总水头线时，测点10、11应舍弃。 问避免喉管（测点7）处形成真空有哪几种技术措施？分析改变作用水头（如抬高或降低水箱的水位）对喉管压强的 几点措施有利于避免喉管（测点7）处真空的形成： 减小流量，（2）增大喉管管径，（3）降低相应管线的安装高程，（4）改变水箱中的液位高度。 显然（1）、（2）、（3）都有利于阻止喉管真空的出现，尤其（3）更具有工程实用意义。因为若管系落差不变，单单降往往就可完全避免真空。例如可在水箱出口接一下垂90弯管，后接水平段，将喉管的高程降至基准高程0—0，比位比压能p/γ得以增大（Z），从而可能避免点7处的真空。至于措施（4）其增压效果是有条件的，现分析如下：
铁与水蒸气反应实验条件的探究 摘要：人教版化学必修１中铁粉与水蒸气反应的实验装置虽然简单易操作，但是实验成功率很低，实验现象不明显。在其他文献的基础上，对实验条件及产物的检验进行了探究，同样实验装置下操作简单，现象更加明显。 关键词：铁粉；水蒸气；实验改进 人教版必修ⅰ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［１］。在中学教学过程中发现，该实验装置（如图１）虽然操作简单，但是实验成功率很低，实验现象很难达到如课本彩图中效果，本文在其他文献的基础上，对实验条件及产物的检验进行了探究，同样实验装置下操作简单，现象更加明显。 一、存在的问题 １．水蒸气的产生 教科书上用湿棉花中水的蒸发来产生水蒸气再与铁粉反应，经过实验发现用湿棉花产生水蒸气存在以下缺点： （１）湿棉花的水分易挥发。铁与水蒸气反应的温度为１１７３ｋ［２］，而水的沸点为３７３ｋ［２］，远远低于该实验的反应温度，因此，当铁粉处温度达到反应温度时，湿棉花中的水分早已挥发没有了，导致水蒸气量不足，产生的氢气量极少，现象不明显。（２）在加热过程中，湿棉花中的水会成滴流向试管中间加热部
位，由于试管中部温度较高，很易导致试管炸裂，实验不安全。２．产物的检验 教材中用点燃氢气泡的方式来检验产物是否为氢气，在实际操作过程中发现，由于产生的氢气量少，气泡很难被点燃，实验过程中也鲜有淡蓝色的火焰，无法检验产生的是氢气。 由于湿棉花中的水分挥发较快，在文献中，有用给装有水的烧瓶或大试管加热［３］，以提供持续稳定的水蒸气流，作为水蒸气的发生装置，但是由于产生的水蒸气过多水蒸气流较大，易导致试管炸裂，且导致产生的氢气浓度下降，现象也不明显。 对此实验很多教师都给予了关注，大多都是对水蒸气的产生进行了改进，采用固－固加热的实验装置，即用一种在加热条件下能产生或提供持续水蒸气流的固体与铁粉混合，在加热条件下反应，由固体受热提供水蒸气再与铁粉反应效果较好。实验装置如图２所示。文献主要选取了以下几种固体：湿沙子［４］，湿粉笔头［５］，硫酸铜晶体［６］，氢氧化钙固体［６］经过查阅文献及实际操作验证：选用氢氧化钙和铁粉混合加热时实验现象明显，安全性高，效果最好。 二、实验改进 １．对实验产物检验的改进 教材中用点燃氢气泡的方式来判断是否产生了氢气，在实际操作过程中发现，由于气体量少，气泡很难被点燃，也看不见淡蓝色火
水力学实验总结报告 经过八个星期的学习与实验，我学到了很多相关的知识，也对水力学实验部分有了自认为较为清醒的体会与感悟。 因为之前有做过大学物理实验，明白在实验过程的注意事项和实验结束后的数据处理在实验的整个过程尤为重要，于是在水力学实验开课之前我仔细阅读了水力学实验课本第^一章和第十二章关于测量误差及精度分析与实验数据的处理的内容，从中学到了很多需要在实验时与实验后处理时特别注意的方面，这对我后续所有实验的进行起了很好的指导作用。 在每一次实验前，老师都会向我们讲解实验的大概原理与操作步骤，因为有两个班和很多组的关系，老师的讲解我们也不是能听的很清楚，这就要求我们在实验准备阶段仔细的弄清实验原理与可能得出的实验结果，以便我们在做实验的过程中及时判断实验数据的准确性，从而避免因错误的实验操作导致的错误结果。当然在这一部分我们做的相对并不是很好，有时甚至在上课 前并未对实验原理及过程进行很好的预习。在做实验的过程中，我们不能简单的按照实验步骤来操作，在实验的过程中应仔细分析每一次得出的结果（当然，太固执与每一次的结果是无益的。），及时验算并发现错误，以便后续实验步骤的进行。 实验中要注意的事项有很多，一个小小的疏忽就很有可能导致整个实验的失败。我们也吃了这方面的亏，做第一个实验静水
压强实验时没有很好的理解装置的原理与应该特别注意的细节， 得出来的实验结果也不是特别的令人满意，在后续处理数据的时 候发现有一个实验结果得出的误差很大，效果很不好。开始时我 们打算舍弃所有的数据等到第二周重做，可是后来我们在分析思考题时发现在用实验数据来计算油的密度来验算结果时，有一项 结果是具有前后联系的，因而它的变化范围也是具有一定区间的，所以我们发现实验的误差来源于我们数据读数的估读位的误差，然后我们将这一数据的估读位做了一小幅度的调整，得出的 结果便相对十分准确了。从中我们便明白了一个实验并不是说实验结束了，数据处理完了，它就结束了，相反，在一个实验结束后对它的结果的思考与理解却是整个实验中最关键的一环。 而对于我来说，对一个实验最好的理解无益于在处理实验数据的时候了，有时候通过对计算公式的理解，对结果的分析，对思考题的解读，确实促进了我对水力学每一相关部分的认识。相对于以前需要无数次死记硬背的部分，难以理解的公式，通过对 水力学实验这一阶段的学习，我发现再去理解与记忆他们变得容易多了，这确实是一份难得的收获与体会。 当然，在处理实验数据与得出结果的过程中，也并不总是一 帆风顺的，我们也遇到了很多难题，最让我印象深刻的是水电比拟实验中流网的绘制与计算。因为实验时仪器总是并不能满足中线附近不能满足电压等于5V的缘故，我们5V的等势线偏向左边0.9厘米左右，这就造成了我们的等势线的左右不对称，给我们
实验二 不可压缩流体恒定流能量方程（伯诺利方程）实验 成果分析及讨论 1. 测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同？为什么？ 测压管水头线（P-P）沿程可升可降，线坡J P可正可负。而总水头线（E-E）沿程只降不升，线坡J 恒为正，即J>0。这是因为水在流动过程中，依据一定边界条件，动能和势能可相互转换。测点5至测点7,管收缩，部分势能转换成动能，测压管水头线降低，Jp>0。测点7至测点9,管渐扩，部分动能又转换 成势能，测压管水头线升咼，J p<0。而据能量方程E i=E2+h wi-2, h wi-2为损失能量，是不可逆的，即恒有h wi-2>0，故E2恒小于E i, （E-E）线不可能回升。（E-E）线下降的坡度越大，即J越大，表明单位流程上的水头损失 越大，如图2.3的渐扩段和阀门等处，表明有较大的局部水头损失存在。 2. 流量增加，测压管水头线有何变化？为什么？有如下二个变化： （1 ）流量增加，测压管水头线（P-P ）总降落趋势更显著。这是因为测压管水头豆屮=Z +—■= E —管=E —°- 二一■ :'r，任一断面起始时的总水头E及管道过流断面面积A为定值时，Q增大， 2L 2^-- -二就增大，则'必减小。而且随流量的增加阻力损失亦增大，管道任一过水断面上的总水头E相应减 2 + ^ 小，故 '的减小更加显著 （2）测压管水头线（P-P）的起落变化更为显著因为对于两个不同直径的相应过水断面有 式中为两个断面之间的损失系数。管中水流为紊流时，接近于常数，又管道断面为定值，故增 大，（P-P）线的起落变化就更为显著。 3. 测点2、3和测点10、11的测压管读数分别说明了什么问题？ Z十土 测点2、3位于均匀流断面（图2.2），测点高差0.7cm, H P="均为37.1cm（偶有毛细影响相差0.1mm）, 表明均匀流同断面上，其动水压强按静水压强规律分布。测点10、11在弯管的急变流断面上，测压管水 头差为7.3cm,表明急变流断面上离心惯性力对测压管水头影响很大。由于能量方程推导时的限制条件之一是“质量力只有重力”，而在急变流断面上其质量力，除重力外，尚有离心惯性力，故急变流断面不能选作能量 方程的计算断面。在绘制总水头线时，测点10、11应舍弃。 4. 试问避免喉管（测点7）处形成真空有哪几种技术措施？分析改变作用水头（如抬高或降低水箱的水位）对 喉管压强的影响情况。 下述几点措施有利于避免喉管（测点7）处真空的形成： （1）减小流量，（2）增大喉管管径，（3）降低相应管线的安装高程，（4）改变水箱中的液位高度。 Q增大，H亦
水力学实验 参考答案 静水压强实验 1．同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？ z+，即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度。测测压管水头指p 压管水头线指测压管液面的连线。实验直接观察可知，同一静止液面内的测压管水头线是一根水平线。 2．当0?B p时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。 p，相应容器的真空区域包括以下三个部分： 0? B （1）过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占区域，均为真空区域。 （2）同理，过箱顶小不杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区域。 （3）在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区域。这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。 3．若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定 γ。 最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水
界面至油面的垂直高度h 和0h ，由式00h h w w γγ= ，从而求得0γ。 4．如测压管太细，对于测压管液面的读数将有何影响？ 设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛细高度由下式计算 γ θσd h cos 4= 式中，σ为表面张力系数；γ为液体容量；d 为测压管的内径；h 为毛细升高。常温的水，m N 073.0=σ，30098.0m N =γ。水与玻璃的浸润角θ很小，可以认为0.1cos =θ。于是有 d h 7.29= （h 、d 均以mm 计） 一般来说，当玻璃测压管的内径大于10mm 时，毛细影响可略而不计。另外，当水质不洁时，σ减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机下班玻璃作测压管时，浸润角θ较大，其h 较普通玻璃管小。 如果用同一根测压管测量液体相对压差值，则毛细现象无任何影响。因为测量高、低压强时均有毛细现象，但在计算压差时，互相抵消了。 5．过C 点作一水平面，相对管1、2、5及水箱中液体而言，这个水平面是不是等压面？哪一部分液体是同一等压面？ 不全是等压面，它仅相对管1、2及水箱中的液体而言，这个水平面才是等压面。因为只有全部具有下列5个条件的平面才是等压面：（1）重力液体；（2）静止；（3）连通；（4）连通介质为同一均质液体；（5）同一水平面。而管5与水箱之间不符合条件（4），相对管5和水箱中的液体而言，该水平面不是水平面。 6、用该实验装置能演示变液位下的恒定水流吗？ 关闭各通气阀门，开启底阀，放水片刻，可看到有空气由C 进入水箱。这时阀门的出
第三课时科学探究：铁和水蒸气的反应三维目标 知识与技能 （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，完成铁与水蒸气反应实验 过程与方法 （1）培养学生查找、阅读资料的能力 （2）通过铁粉与水蒸气的实验设计，培养学生实验设计和实验操作能力 （3）通过对问题的讨论，培养学生积极思考，培养学生的创新能力。 情感、态度与价值观 （1）让学生体会到设计并完成实验的成功感，增加学生学习化学的兴趣 （2）培养学生发现问题的意识 教学重点：铁与水蒸气反应的条件 教学难点：如何成功地完成铁与水蒸气的反应 教学方法：实验探究法 【引入】 生活中用铁锅、铝壶烧水，铁、铝和热水不反应，但能否与水蒸气反应？今天我们一起研究铁和水蒸气反应。铁和水蒸气反应以往是演示实验，难度非常大，老师做这个实验也很难成功，希望今天大家能帮出老师解决这个难题。 【实验探究活动过程】： 1、引导学生知道铁粉与水蒸气反应的原理。 2、引导学生找出铁粉与水蒸气的反应条件和装置组成： （1）反应条件：红热的铁粉与水蒸气
（2）装置组成： a、水蒸气发生装置 b、水蒸气与铁粉反应装置 c、检验产生的气体装置 实验现象：。 化学方程式: 。 注意：1. 要保证水蒸气和铁粉反应，铁粉和冷水和热水都不反应。 2. 使用酒精喷灯有一定的危险，可以使用加防风罩的酒精灯 代替。 【讲解】一个好的实验设计要求必须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——实验所选用的药品、仪器、设备和方法等在中学现有实验 条件下能够满足。 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。 【探究活动1】你能否借鉴书本的设计装置自己设计一套简单实验装置？（请个小组同学交流探讨，并展示出壶本组的成果）
本科教学实验指导书 水力学实验 易文敏 编写 李克锋 四川大学水利水电学院 水力学与山区河流开发保护国家重点实验室 水力学实验课的基本任务是：观察分析水流现象，验证所学理论, 学会和掌握科学实验的方法和操作技能，培养整理实验资料和编写实验报告的能力。 在进行实验的过程中，要注意培养自己的动手能力和独立工作的能力。使每个实验者有观察现象，进行操作和组织实验的机会，并能独立进行整理分析实验成果，受到实验技能的基本训练。 各项实验分别介绍了每个实验的目的、原理、实验设备、步骤、注意事项，以及可供实验者编写实验报告时参考的表格。要求做好实验后，实验者要独立认真完成一份实验报告，按时交指导教师批阅。 为了使实验者能深入地掌握和巩固有关实验内容，每个实验项目的结尾都列有一定数量的思考题，供实验者进一步深入思考，并要求在实验报告中作出书面回答，随实验报告交指导教师审阅批改。 实验一静水压强 一、实验目的：
1. 实测容器中的静水压强； 2. 测定X液体的容重； 3. 通过实验，掌握静水压强的基本方法和了解测压计的应用。 二、实验设备： 如图所示，1管和2管、3管和4管、5管和6管组成三支U型管，其中5管和6管组成的U 型管装X液体，其余U 型管装水。1管、3管和5管与大气连通，2管、4管和6管与水箱顶部连通。3管和4管组成的U型管的底部与水箱的A 点连通，1管和2管组成的U型管的底部与水箱的B点连通。水箱底部与调压筒连通。 三、实验原理： 利用调压筒的升降来调节水箱内液体表面压强和液体内各点的压强。 1. 根据静水压强基本公式：p=p o+pgh可得 p A= pg水(▽ 3- ▽ A) P B= pg*( ▽ 1- ▽ B) 2. 由于2、4、6管与水箱顶部连通，所以2、4、6管液面压强与水箱液面压强相同，于是可得： p o= pg水(▽ 1- ▽ 2)= pg水(▽ 3- ▽ 4) = pg x ( ▽ 5- ▽ 6) 3 4 、 1 2 pg x= pg水或p g x= pg水 5 6 5 6 3. 若水箱内气体压强P a,贝U卩1工卩2、卩3工卩4、P5丰卩6。 当p0
铁与水蒸气反应的实验改进 李磊 (华东师范大学松江实验高级中学，上海 201620) 摘要：铁与水蒸气的反应的实验利用硫和铁反应放出的热量加速铁和水蒸气的反应，缩短反应时间，提高课堂效率。在铁粉上放置铁丝便于Fe3+的检验，避免过量铁粉与Fe3+的反应，影响显色反应的效果。 关键词：Y型管、铁丝、水、铁粉和硫粉 化学是一门以实验为基础的学科，化学实验在化学教学中起着重要的作用，教师充分运用实验可以使化学知识清楚明了，同时能为学生提供更加直观的感受，能将比较抽象的知识通过感官强烈地传递给学生，让学生多种途径获得知识，增强学生对知识的理解和记忆以及激发学生学习的主观能动性。 铁与水蒸气的反应来源于沪科版高二化学第八章第一节《应用广泛的金属材料—钢铁》，教材无演示实验，学生对铁和水反应产物认识不够深刻，体现在铁的氧化物是三种的哪一种辨识度不高，反应产生氢气无直观认识。为了增加课堂学生的参与度，使学生利用多种感官学习这部分知识，笔者查阅人民教育出版社化学1铁与水蒸气的反应的实验。 人教版教材中使用在大试管，在其末端放置湿棉 花，中间放置铁粉，用酒精灯加热铁粉，将产生的气 体通入肥皂液中，点燃肥皂泡检验氢气。通过多次探 究，笔者发现该实验存在一定问题。 1.问题的提出 该实验存在以下问题： ①水源问题：用湿棉花提供水源，水量较少，加热后棉花易变黑。 ②时间问题：酒精灯加热，耗时长，课堂效率低。 ③四氧化三铁的检验问题：取反应后的固体于试管中，加入盐酸和硫氰化钾后，血红色不明显。究其原因是因为反应后的固体中含有大量未参加反应的铁粉，铁粉和四氧化三铁无法分离，将Fe3+被还原为Fe2+。不能向学生展示Fe3+的检验结果，使实验的作用没有得到充分的发挥。 为了解决上述问题，我们对此实验进行了探究和改进。 2.关键问题的解决方案 ①提供足量水源，用Y型管代替大试管