對鐵與水蒸氣反應實驗的改進范文

1、 學科分類號（二級）150.99 本科學生畢業(yè)論文（設計）開題綜述 題目 對鐵與水蒸氣反應實驗改進的評價 姓名 學號 院、系 化學化工學院 專業(yè) 化學類 指導教師（職稱/學歷） （中學高級/本科） 2014 年 9 月 25 日云南師范大學教務處制對鐵與水蒸氣反應實驗改進的評價的文獻綜述摘要：在新人教版高中化學必修1中，鐵粉與水蒸氣反應的實驗為學生探究實驗。雖然該實驗的實驗原理簡單，但根據(jù)教材提供的實驗方法，存在實驗裝置復雜、藥品用量大、操作麻煩、成功率很低、實驗現(xiàn)象很難達到如課本彩圖中的效果等問題。本文在其他文獻的基礎(chǔ)上，對實驗條件及產(chǎn)物的檢驗進行了改進研究，使得同樣實驗裝置下操作更加簡單、

2、現(xiàn)象更加明顯。 關(guān)鍵詞：鐵粉；水蒸氣；實驗改進；實驗再現(xiàn)；實驗評價；實驗優(yōu)化1.引言人教版高中化學必修1第三章第一節(jié)“金屬的化學性質(zhì)”一節(jié)中，為了學習金屬與酸和水的反應的相關(guān)知識，指導學生探究鐵能否與水蒸氣反應，教材以科學探究的形式出現(xiàn)鐵粉與水蒸氣反應的實驗裝置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行反應，并通過點燃氫氣肥皂泡的方法來檢驗產(chǎn)生的氣體是氫氣，使得實驗看上去操作性很強，實驗裝置如圖1所示。 但事實上，該實驗操作雖然簡單，但在課堂演示實驗后發(fā)現(xiàn)，該設計存在以下問題：一是使用濕棉花不易控制溫度，溫度過高棉花易燒焦，溫度過低難以達到反應的溫度，致使實驗的成功率很低；二是

3、濕棉花與還原鐵粉分開放置，操作麻煩2；三是濕棉花吸水太多時，加 熱試管容易炸裂，吸水較少時，產(chǎn)生的水蒸氣少。 圖1新人教版教材中的實驗裝置 2.研究現(xiàn)狀通過查閱相關(guān)期刊、雜志以及在網(wǎng)上瀏覽資料發(fā)現(xiàn)，對于“鐵與水蒸氣反應實驗的改進”的研究已經(jīng)很多。研究的角度各有不同，改進設計方案多種多樣，但仍然存在一些棘手的問題難以解決。3.研究內(nèi)容 (1)對“鐵與水蒸氣反應”實驗裝置的改進： 圖2鐵粉與水蒸氣反應實驗裝置圖 圖3點燃反應產(chǎn)生的氣體 此改進方案存在以下不足：一是酒精燈火焰的溫度：該實驗要在高溫條件下進行，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、個實驗時改用教材中提供的濕棉花來供給水蒸氣，產(chǎn)生的氫氣量很少，很難點燃肥皂泡，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，也致使實驗難以成功4-5；三是雙銅管的長度對實驗會造成一定影響：由于水蒸氣遇冷容易冷凝回流，雙通管過長，水蒸氣容易冷凝，冷凝的水會使灼熱的雙通管破裂，達不到反應溫度6。 圖4對反應條件改進的實驗裝置圖(2)對反應條件的改進： 此改進方案用具支試管使冷凝水能隨時流出，在一定程度上解決了防止冷凝水與鐵粉相遇的問題，但存在以下不足： 一是裝置復雜，氣密性較難保證；二是導氣管長度太長，圓底燒瓶里產(chǎn)生的水蒸氣在運送到具支試管底部與還原鐵粉反應前已喪失大量，致使反應

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

6、生的氣體，可以采用如上圖兩個實驗裝置來進行。用尖管導出氫氣，通過點燃現(xiàn)象檢驗產(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。不僅實驗操作可行，實驗現(xiàn)象也十分明顯。但可能存在用浸泡過的粉筆提供的水蒸氣量較少的問題11。4. 小結(jié)本課題將針對“鐵與水蒸氣反應”實驗的改進研究，在前人設計方案的基礎(chǔ)上進一步簡化實驗方案，在改進過程中遵循以下原則： 1.科學性。實驗改進的科學性即在實驗原理、實驗方法和操作程序必須科學合理。因此認真鉆研教材中的實驗原理和實驗方法, 尤其關(guān)注鐵與水蒸氣反應實驗中的特殊性和水蒸氣、還原鐵粉的性質(zhì), 做到在實驗改進中有的放矢, 從而提高實驗改進的科學性和有效

7、性； 2.安全性。實驗操作要盡量防止帶有危險性的操作,盡量避免與有毒物質(zhì)接觸, 若無法避免則應采取安全措施。有毒物質(zhì)必須處理,以防污染環(huán)境12； 3.可行性。設計的實驗方案要切實可行, 所選用的藥品、 儀器、設備和方法在現(xiàn)有的條件下能得到滿足； 4.簡約性。實驗設計應盡可能簡單易行, 應采取簡單的實驗裝置, 用較少的實驗步驟, 能在較短的時間內(nèi)完成實驗, 且效果明顯。5.結(jié)論與展望本課題將針對“鐵與水蒸氣反應”實驗的改進研究，在前人設計方案的基礎(chǔ)上進一步簡化實驗方案并結(jié)合教學實際情況，通過改進得到更完美的實驗方案，使得課堂演示改進實驗時，用時少、操作快捷、實驗效果和安全性能得到明顯提高。參考文

8、獻：1 宋心琦. 普通高中課程標準實驗教科書化學1M. (2007年版). 北京:人民教育出版社, 2007, 50-51.2 馬世昌. 基礎(chǔ)無機化學反應M. 西安:陜西人民教育出版社, 1995, 1005-1006. 3 英華, 陳德培. 鐵與水蒸氣反應的實驗改進J. 教學儀器與實驗, 2005, 21(4): 18-18.4 賴陸鋒, 李春燕. 鐵與水蒸氣反應的實驗改進J. 化學教育, 2008, 4(3): 63-63.5 鄧湘. 關(guān)于鐵與水蒸氣反應實驗改進的探索J. 中學生數(shù)理化(教與學·教研版), 2009, 3(5), 93-94. 6 李芬. 鐵與水蒸氣反應的實驗改進J. 實驗教學與儀器, 2008, 4(7-8), 42-44.7 方雙喜. 鐵與水蒸氣反應的實驗改進J. 化學教學, 2010, 8(6): 11-11.8 沈鐘. 國產(chǎn)硅橡膠的穩(wěn)定性研究J. 化學學報, 1983, 3(2), 10-13.9 楊長軍. 鐵粉與水蒸氣反應實驗的改進J. 教學儀器與實驗, 2006, 4(2),47. 10 余新紅. 氫氣還原氧化銅實驗