铁与水蒸气反应实验的再设计

铁与水蒸气反应的实验创新设计山东省高唐县第二中学(252800)王芳超杨文良铁粉与水蒸气反应的实验是高中化学难点实验之一，教材中的实验装置如图1所示，在制备水蒸气时由于棉花沾水量难以控制导致实验成功率不高:棉花中的水太多会迅速降低铁表面温度,使反应难以进行,且气流不稳易炸裂试管;棉花中的水太少反应缓慢，产生的气体太少，难以点燃，且加热温度太高易使棉花变黑、试管炸裂等。

另外，点肥皂泡的火焰很容易被湮灭，往往需要多次点火试验。

而且一支试管同时用两个酒精灯加热,操作也有些麻烦。

针对上述问题，本文设计了一套操作简单、现象明显、安全可行的实验装置,适合学生分组实验。

改进后的实验，既解决了实验中存在的问题，又提高了学生的学习兴趣，培养了学生的实践能力和创新能力。

1实验原理用硫酸亚铁晶体代替湿棉花，用一个带有防风罩的酒精灯给铁粉加热，利用管内热量间接给易分解失水的硫酸亚铁晶体加热，提供稳定的水蒸气气流与热的铁粉发生反应，用导气管的末端粘有医用注射针头的装置在泡泡液中对产生的气体进行取泡、点燃，用针头处火焰回点蒸发皿内泡泡液的方法检验实验产生的气体(氢气)O2实验仪器及试剂试管(18mm X180mm)酒精灯，火柴，铁架台，木块，铁夹，防风罩，橡胶塞,蒸发皿，塔竭钳，玻璃弯管，医用注射器的7号针头(0.6mmX 25mm),双头不锈钢药匙，还原铁粉，七水合硫酸亚铁(FeSOq・7H2O),儿童泡泡液。

3实验步骤及现象3.1将针尖固定在玻璃弯管上提前一日在玻璃导气管末端的尖嘴处用玻璃胶粘上一个医用注射器针头，待其干燥后用来取泡、移出点燃,可防止火焰被湮灭。

3.2准备好泡泡液用儿童泡泡液产生肥皂泡,向蒸发皿中倒入约2/3体积的儿童泡泡液。

3.3加入药品连接装置用双头不锈钢药匙的大头一端先取2药匙硫酸亚铁晶体放入试管底部，将试管平拿，再取3药匙还原铁粉紧靠晶体平铺到试管中,二者不能混合。

调整酒精灯至燃烧时火焰位置在接触点偏铁粉处。

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【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。

·252·人教版高中化学必修1中第三章第一节“金属的性质”中“铁与水蒸气反应”的实验，实验装置包括水蒸气发生装置、铁粉与水蒸气反应装置、氢气检验装置三个部分。

铁与水蒸气的实验在教材中的是铁作为一种活泼金属的有力证据，但根据教科书的实验设计，其成功率并不高。

经过反复实验，我们发现，用胶头滴管作为水的来源和吸水棉作为水的载体，改进的实验装置简单、方便、安全，实验现象明显，成功率更高。

因此，为了使这个实验更加的成功，通过铁粉能与水蒸气反应的实验认识到铁单质是一种活泼的金属，因此笔者通过反复的实验来确定各种实验装置、实验药品以及实验用量，以改进调整整个实验过程，以达到实验目的。

1　实验装置还原铁粉、导管、橡皮塞，脱脂棉、带导管的橡胶塞、、蒸发皿、铁架台（带铁夹）、酒精灯（带防风罩）、肥皂液、水、火柴、石棉网。

2　实验图示与实验原理实验原理：3Fe+4H 2O（g）=Fe 3O 4+4H 23　实验步骤1）在蒸发皿中放置一定量的肥皂液；2）按照实验要求安装实验器材，检查试管的气密性；3）用水将脱脂棉打湿至无法沥水状态，同时放置试管底部，保持脱脂棉达到1~2cm 的实验厚度；4）用纸槽将量取的１ｇ左右的实验还原铁粉送至试管，使还原铁粉与脱脂棉保持1~2cm 的实验距离，拿取实验所需橡皮塞，将试管口封住；5）将酒精灯平放在实验平台上，盖上防风罩，将酒精灯火焰对准试管中的还原铁粉，加热2~3min ；6）在橡皮塞上安装导气管，在试管壁上出现小水珠时，迅速将导气管伸入盛有肥皂液中的蒸发皿中。

7）当肥皂液出现大量气泡时，将导气管从肥皂液中拔出，同时用点燃的火柴靠近肥皂泡，观察实验现象。

8）实验结束时，先从肥皂液中撤出导气管，移除燃烧的酒精灯，熄灭酒精灯，同时等试管冷却后取下。

4　实验结果及分析4.1　脱脂棉的量在本次化学实验中，棉花的用量与反应的结果有很大的关联。

当脱脂棉量比较少时，脱脂棉会因为高温而炭化，导致实验所需水蒸气不足，难以出现实验所需的水蒸气的量，造成本次试验的失败。

探究铁与水蒸气的反应教学设计尊敬的老师和亲爱的同学们：大家好！今天我将为大家介绍一种有趣的实验——探究铁与水蒸气的反应。

通过这个实验，我们可以深入了解化学反应的过程和原理，并培养实验观察和科学思维能力。

让我们一起来探索吧！实验目的：通过观察铁与水蒸气反应的过程和现象，了解金属与水蒸气之间的化学反应，培养实验观察和科学思维能力。

实验材料：1. 铁片或铁钉2. 烧杯或玻璃瓶3. 火柴或打火机4. 温水实验步骤：1. 准备工作：将温水倒入烧杯或玻璃瓶中，使其达到半满状态。

2. 点燃火柴或打火机，将火焰放置在铁片或铁钉的底部，让其燃烧一会儿，形成一层黑色氧化物。

3. 将铁片或铁钉迅速放入烧杯或玻璃瓶中，并盖紧瓶口。

4. 观察实验现象：我们可以看到烧杯或玻璃瓶内出现了白色的雾气，并且烧杯或玻璃瓶外表面会有一层水珠形成。

实验原理：铁与水蒸气反应的化学方程式为：Fe + 3H2O → Fe3O4 + 4H2。

在实验过程中，我们首先点燃火柴或打火机，让铁片或铁钉燃烧，形成黑色氧化物。

接着，将铁片或铁钉放入烧杯或玻璃瓶中，并盖紧瓶口。

此时，烧杯或玻璃瓶内部的水蒸气与铁片或铁钉表面的氧化物发生反应，生成Fe3O4和H2。

由于反应生成的H2是气体，所以会形成白色的雾气。

同时，由于反应释放出的热量使烧杯或玻璃瓶外表面温度降低，空气中的水蒸气在其表面冷凝成水珠。

实验结果分析：通过实验观察，我们可以得出以下结论：1. 铁与水蒸气反应会生成Fe3O4和H2。

2. 反应过程伴随着白色雾气的产生，以及烧杯或玻璃瓶外表面的水珠形成。

实验小结：通过这个实验，我们深入了解了铁与水蒸气反应的过程和现象。

铁与水蒸气反应是一种化学反应，通过观察实验现象，我们可以了解到铁与水蒸气反应所生成的产物和反应条件。

同时，通过这个实验，我们也培养了实验观察和科学思维能力。

通过这个实验，我们可以知道铁与水蒸气反应的化学方程式、实验过程、实验现象和实验结果分析。