對(duì)鐵與水蒸氣反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)范文

1、 學(xué)科分類號(hào)（二級(jí)）150.99 本科學(xué)生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開(kāi)題綜述 題目 對(duì)鐵與水蒸氣反應(yīng)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的評(píng)價(jià) 姓名 學(xué)號(hào) 院、系 化學(xué)化工學(xué)院 專業(yè) 化學(xué)類 指導(dǎo)教師（職稱/學(xué)歷） （中學(xué)高級(jí)/本科） 2014 年 9 月 25 日云南師范大學(xué)教務(wù)處制對(duì)鐵與水蒸氣反應(yīng)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的評(píng)價(jià)的文獻(xiàn)綜述摘要：在新人教版高中化學(xué)必修1中，鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)為學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)。雖然該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理簡(jiǎn)單，但根據(jù)教材提供的實(shí)驗(yàn)方法，存在實(shí)驗(yàn)裝置復(fù)雜、藥品用量大、操作麻煩、成功率很低、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象很難達(dá)到如課本彩圖中的效果等問(wèn)題。本文在其他文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)實(shí)驗(yàn)條件及產(chǎn)物的檢驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)研究，使得同樣實(shí)驗(yàn)裝置下操作更加簡(jiǎn)單、

2、現(xiàn)象更加明顯。 關(guān)鍵詞：鐵粉；水蒸氣；實(shí)驗(yàn)改進(jìn)；實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)；實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)；實(shí)驗(yàn)優(yōu)化1.引言人教版高中化學(xué)必修1第三章第一節(jié)“金屬的化學(xué)性質(zhì)”一節(jié)中，為了學(xué)習(xí)金屬與酸和水的反應(yīng)的相關(guān)知識(shí)，指導(dǎo)學(xué)生探究鐵能否與水蒸氣反應(yīng)，教材以科學(xué)探究的形式出現(xiàn)鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置1。教材中采用濕棉花作為水蒸氣源，用酒精燈加熱還原鐵粉進(jìn)行反應(yīng)，并通過(guò)點(diǎn)燃?xì)錃夥试砼莸姆椒▉?lái)檢驗(yàn)產(chǎn)生的氣體是氫氣，使得實(shí)驗(yàn)看上去操作性很強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。 但事實(shí)上，該實(shí)驗(yàn)操作雖然簡(jiǎn)單，但在課堂演示實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，該設(shè)計(jì)存在以下問(wèn)題：一是使用濕棉花不易控制溫度，溫度過(guò)高棉花易燒焦，溫度過(guò)低難以達(dá)到反應(yīng)的溫度，致使實(shí)驗(yàn)的成功率很低；二是

3、濕棉花與還原鐵粉分開(kāi)放置，操作麻煩2；三是濕棉花吸水太多時(shí)，加 熱試管容易炸裂，吸水較少時(shí)，產(chǎn)生的水蒸氣少。 圖1新人教版教材中的實(shí)驗(yàn)裝置 2.研究現(xiàn)狀通過(guò)查閱相關(guān)期刊、雜志以及在網(wǎng)上瀏覽資料發(fā)現(xiàn)，對(duì)于“鐵與水蒸氣反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)”的研究已經(jīng)很多。研究的角度各有不同，改進(jìn)設(shè)計(jì)方案多種多樣，但仍然存在一些棘手的問(wèn)題難以解決。3.研究?jī)?nèi)容 (1)對(duì)“鐵與水蒸氣反應(yīng)”實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)： 圖2鐵粉與水蒸氣反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置圖 圖3點(diǎn)燃反應(yīng)產(chǎn)生的氣體 此改進(jìn)方案存在以下不足：一是酒精燈火焰的溫度：該實(shí)驗(yàn)要在高溫條件下進(jìn)行，普通酒精燈不能滿足需要，但用酒精噴燈又不太方便，也容易使試管炸裂3；二是水蒸氣的量：如果做這

4、個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)改用教材中提供的濕棉花來(lái)供給水蒸氣，產(chǎn)生的氫氣量很少，很難點(diǎn)燃肥皂泡，而此方案中用直接加熱具支試管中的水，卻難以獲得穩(wěn)定的水蒸氣氣流，也致使實(shí)驗(yàn)難以成功4-5；三是雙銅管的長(zhǎng)度對(duì)實(shí)驗(yàn)會(huì)造成一定影響：由于水蒸氣遇冷容易冷凝回流，雙通管過(guò)長(zhǎng)，水蒸氣容易冷凝，冷凝的水會(huì)使灼熱的雙通管破裂，達(dá)不到反應(yīng)溫度6。 圖4對(duì)反應(yīng)條件改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)裝置圖(2)對(duì)反應(yīng)條件的改進(jìn)： 此改進(jìn)方案用具支試管使冷凝水能隨時(shí)流出，在一定程度上解決了防止冷凝水與鐵粉相遇的問(wèn)題，但存在以下不足： 一是裝置復(fù)雜，氣密性較難保證；二是導(dǎo)氣管長(zhǎng)度太長(zhǎng)，圓底燒瓶里產(chǎn)生的水蒸氣在運(yùn)送到具支試管底部與還原鐵粉反應(yīng)前已喪失大量，致使反應(yīng)

5、收集到的氫氣量很少，驗(yàn)證氣體時(shí)有一定的危險(xiǎn)性7。(3)對(duì)反應(yīng)物的選?。?圖5硅膠作提供水蒸氣的材料的實(shí)驗(yàn)裝置圖 若沒(méi)有硅膠，還可以用水浸泡過(guò)的粉筆代替： 圖6濕粉筆作提供水蒸氣的材料的實(shí)驗(yàn)裝置圖該方案中有可取之處：一是硅膠在120攝氏度左右時(shí)就可以失水，失去的水以水蒸氣形態(tài)存在，在受熱時(shí)，溫度可以繼升高到反應(yīng)溫度8；二是利用此方案還可以增加實(shí)驗(yàn)的趣味性，可以在導(dǎo)氣管的末端蘸幾滴兒童玩耍用的泡泡水。當(dāng)氣體產(chǎn)生時(shí)，鼓出的氣泡可以漂浮在空氣中，然后用燃著的木條點(diǎn)燃，立即看到絢麗的火花9。(4)對(duì)生成后的氣體產(chǎn)物的探究： 圖7鐵與水蒸氣反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)裝置圖 圖8鐵與水蒸氣反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)裝置圖為了檢驗(yàn)產(chǎn)

6、生的氣體，可以采用如上圖兩個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)進(jìn)行。用尖管導(dǎo)出氫氣，通過(guò)點(diǎn)燃現(xiàn)象檢驗(yàn)產(chǎn)物，以及再用產(chǎn)生的氣體還原CuO，出現(xiàn)紅色明亮的“銅鏡”現(xiàn)象10。不僅實(shí)驗(yàn)操作可行，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也十分明顯。但可能存在用浸泡過(guò)的粉筆提供的水蒸氣量較少的問(wèn)題11。4. 小結(jié)本課題將針對(duì)“鐵與水蒸氣反應(yīng)”實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)研究，在前人設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)一步簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)方案，在改進(jìn)過(guò)程中遵循以下原則： 1.科學(xué)性。實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的科學(xué)性即在實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法和操作程序必須科學(xué)合理。因此認(rèn)真鉆研教材中的實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法, 尤其關(guān)注鐵與水蒸氣反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中的特殊性和水蒸氣、還原鐵粉的性質(zhì), 做到在實(shí)驗(yàn)改進(jìn)中有的放矢, 從而提高實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的科學(xué)性和有效

7、性； 2.安全性。實(shí)驗(yàn)操作要盡量防止帶有危險(xiǎn)性的操作,盡量避免與有毒物質(zhì)接觸, 若無(wú)法避免則應(yīng)采取安全措施。有毒物質(zhì)必須處理,以防污染環(huán)境12； 3.可行性。設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案要切實(shí)可行, 所選用的藥品、 儀器、設(shè)備和方法在現(xiàn)有的條件下能得到滿足； 4.簡(jiǎn)約性。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單易行, 應(yīng)采取簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)裝置, 用較少的實(shí)驗(yàn)步驟, 能在較短的時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn), 且效果明顯。5.結(jié)論與展望本課題將針對(duì)“鐵與水蒸氣反應(yīng)”實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)研究，在前人設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)一步簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)方案并結(jié)合教學(xué)實(shí)際情況，通過(guò)改進(jìn)得到更完美的實(shí)驗(yàn)方案，使得課堂演示改進(jìn)實(shí)驗(yàn)時(shí)，用時(shí)少、操作快捷、實(shí)驗(yàn)效果和安全性能得到明顯提高。參考文

8、獻(xiàn)：1 宋心琦. 普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書化學(xué)1M. (2007年版). 北京:人民教育出版社, 2007, 50-51.2 馬世昌. 基礎(chǔ)無(wú)機(jī)化學(xué)反應(yīng)M. 西安:陜西人民教育出版社, 1995, 1005-1006. 3 英華, 陳德培. 鐵與水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)J. 教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn), 2005, 21(4): 18-18.4 賴陸鋒, 李春燕. 鐵與水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)J. 化學(xué)教育, 2008, 4(3): 63-63.5 鄧湘. 關(guān)于鐵與水蒸氣反應(yīng)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的探索J. 中學(xué)生數(shù)理化(教與學(xué)·教研版), 2009, 3(5), 93-94. 6 李芬. 鐵與水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)J. 實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器, 2008, 4(7-8), 42-44.7 方雙喜. 鐵與水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)J. 化學(xué)教學(xué), 2010, 8(6): 11-11.8 沈鐘. 國(guó)產(chǎn)硅橡膠的穩(wěn)定性研究J. 化學(xué)學(xué)報(bào), 1983, 3(2), 10-13.9 楊長(zhǎng)軍. 鐵粉與水蒸氣反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)J. 教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn), 2006, 4(2),47. 10 余新紅. 氫氣還原氧化銅實(shí)驗(yàn)