第２２卷 中小学实验与装备２０１２年第２期 ２９ 实验教学方法 铁粉与水蒸气反应实验改进 西华师范大学化学化工学￣（６３７００２） 李晓萍 高中化学实验教科书必修ｌ“铁粉与水蒸气反 应”的实验由于没有说明实验操作要领，该实验成 为新教材中的一个难点实验。许多老师对该实验 装置和方法进行了改进，如将酒精灯改为自制三头 酒精灯，采用医用器皿与墨菲氏壶和自制铜凹槽相 结合的供给水蒸气装置；将承载反应物的试管换为 石英管或者将试管弯曲（在弯曲后的试管下方盛 水，弯曲处放置还原铁粉）；将还原铁粉换为纳米铁 粉；改用还原氧化铜方法检验氢气，等等。通过探 究发现利用书中的实验装置，控制好实验条件在 ２￣３ｍｉｎ内就可以完成实验。 １ 实验器材 还原铁粉（分析纯）、肥皂水、脱脂棉花、导气 管、带防风罩的酒精灯、铁架台、火柴、镊子、蒸发 皿、试管（１５ｍｍＸ １２０ｒａｍ）等。 ． ２ 实验装置图 湿棉花 图Ｉ 铁粉与水蒸气反应实验装置 ３ 实验步骤 （１）取适量高浓度肥皂水于蒸发皿中（也可用 洗洁精）。 （２）安装好实验装置并检验装置气密性。 （３）将脱脂棉用水打湿后用手挤干（至无法挤 出水），塞入试管底部使脱脂棉厚度达到ｌ￣２ｃｍ。 （４）取ｌｇ还原铁粉用纸槽送人试管中，使铁粉 中心到棉花外沿距离为（即棉花朝试管口一端）１～ ２ｃｍ。 （５）塞上胶塞，点燃带防风罩的酒精灯，加热铁 粉２￣３ｍｉｎ，观察到试管壁上有明显的水珠时，将 导气管伸入盛有肥皂水中的蒸发皿中吹泡。 （６）当蒸发皿中有大量肥皂泡时，停止吹泡。 用点燃的木条靠近肥皂泡，观察现象。 ４实验结果及分析 ４．Ｉ棉花的用量 棉花用量要适当。棉花过少会导致实验用水 蒸气不足，还没有出现实验现象棉花就已经碳化； 棉花不可过多，经测试，３ｃｍ以上棉花前半部分碳 化时后半部分依然是湿润的，即棉花过多也不能为 实验提供更多的水蒸气。 ４．２棉花吸水量的控制 棉花切不可过湿，由于铁粉和供水的棉花在同 一试管中，如果棉花放入试管前可以挤压出水，那 么实验中棉花里的水会流人高温的还原铁粉中，导 致试管炸裂；如果吸水量不足，即棉花没有完全打 湿再挤干就放入试管中，会导致提供的水蒸气量不 足。 ４．３棉花外沿至铁粉中心距离铁粉用量与出现 实验现象最短时间之间的关系 ４．３．Ｉ铁粉用量固定时，出现实验现象的最短时 间与铁粉中心到棉花外沿的距离有关。 （１）当铁粉用量为０．５ｇ，铁粉中心至棉花外沿 的距离分别为２ｃｍ、３ｃｍ时，出现实验现象的最短 时间分别为２．７ｒａｉｎ和６．Ｉｍｉｎ。 （２）当铁粉用量为１ｇ，铁粉中心至棉花外沿的 距离分别为２ｃｍ、３ｃｍ、４ｃｍ时，出现实验现象的最 短时间分别为２．３ｍｉｎ、４．４ｍｉｎ和９．２ｍｉｎ。 （３）当铁粉用量为２ｇ，铁粉中心至棉花外沿的 距离分别为２ｃｍ、３ｃｍ、４ｃｍ、５ｃｍ时，出现实验现象 的最短时间分别为２．Ｉｍｉｎ、４．２ｒａｉｎ和５．４ｍｉｎ、 ８．４ｒａｉｎ。 由此可见，出现实验现象的最短时间与还原铁 粉中心到棉花外沿的距离有关，铁粉用量相同，铁 ３０ 中小学实验与装备２０１２年第２期 第２２卷 实验教学方法 “空气中氧气含量测定”的教学反思与实验改进 甘肃省临泽县第二中学（７３４２００） 程明银 其基本原理是：选择的某种物质容易与空气中 的氧气反应，但不与空气中的氮气及其他气体反 图１所示。等燃烧停止，白烟消失后，钟罩内水面上 升的体积约为［／５体积。鲁教版教材中，使用铜丝 与氧气在密闭容器中反应生成固体，来测定空气中 氧气的含量。实际操作中，加热温度要高、时间要 长，玻璃注射器密封性要好，且活塞摩擦系数要小， 测得氧气在空气中的体积分数很难接近１／５。目前 我们使用的是《义务教育课程标准教科书・化学》， 如图３所示的装置。图３所示的装置与图１所示的 应；利用氧气与该物质反应后生成固体物质，使密 闭容器中气体减小，气体压强减小，根据进入的水 的体积确定空气中氧气的体积分数。空气中氧气 含量测定实验是中学化学实验教学的重点之一，如 果教师能充分利用本实验，能有效地激发学生强烈 的学习兴趣和探究欲，更好地帮助学生理解化学。 但是不少化学教师由于对化学实验的认识不够，从 装置测定空气中氧气含量的原理相同，但仪器易得， 图３比图２所示的装置简单易行，可节约时间。 而导致了实验教学中存在违背实验事实的做法，这 不利于学生科学素质的全面培养，必须予以纠正。 １ 对“空气中氧气含量的测定”误差的 反思和分析 在原人教版教材中，做“空气中氧气含量的测 定”实验时，使用的是容积相对较大的玻璃钟罩，如 图１ 磷 粉中心至棉花外沿的距离越短，出现实验现象的 时间则越短；而出现实验现象的时间与铁粉用量 肥皂泡就可以点燃，观察到实验现象。加热平均 用时２．３ｍｉｎ。 相对来说关系不大，主要与铁粉中心至棉花外沿 的距离有关，即产生水蒸气量有关。 ４．３．２ 当固定铁粉中心到棉花外沿的距离时，出 现实验现象的最短时间与铁粉用量有关。 铁粉用量１ｇ，铁粉中心至棉花外沿距离为 ３ｃｍ，加热后观察到试管壁上有大量水珠时，吹出 的肥皂泡点燃可以观察到实验现象，加热平均用 时为４．４ｍｉｎ。 （１）当铁粉分别为０．５ｇ、１．Ｏｇ、２．Ｏｇ，铁粉中心 至棉花外沿距离为３ｃｍ时，出现实验现象的最短 时间分别为６．１ｍｉｎ、４．４ｍｉｎ、４．２ｍｉｎ。 （２）铁粉用量分别为１．Ｏｇ、２．Ｏｇ在铁粉中心 ５ 实验结论与分析 根据节约药品、操作简便的原则，该实验的最 佳条件是铁粉用量为１ｇ，铁粉中心至棉花外沿距 至棉花外沿距离为４ｃｍ时，出现实验现象最短时 间分别为９．２ｒａｉｎ、５．４ｒａｉｎ。 离为２ｃｍ。加热至试管前半部分壁上有细小的水 滴时，将导气管伸入盛有肥皂水的蒸发皿中开始 吹泡，蒸发皿中有大量气泡时，停止吹气泡，点燃 肥皂泡，有爆鸣声，说明反应产生了氢气。将生成 的固体溶解在稀盐酸中后加入适量硫氢化钾溶 液，溶液变为血红色证明产物为四氧化三铁。 ２０１１一ｌ２—１１ 由此可见，出现实验现象的最短时间在固定铁 粉中心到棉花外沿的距离时，与还原铁粉的用量有 关，还原铁粉用量大的产生实验现象的时间短。 ４．４点燃肥皂泡的时机把握 铁粉用量１ｇ，铁粉中心至棉花外沿距离为 ２ｃｍ，加热后观察到试管壁上有细小水滴时吹出的