金屬與水反應的實驗改進兩則

摘要：對鐵與水蒸氣的反應及鎂與水的反應這兩個化學教學中重要實驗進行改進，可以使金屬與水的反應更加快捷方便，且實驗效果顯著。

關鍵詞：鐵與水反應；鎂與水反應；實驗改進

文章編號：1005－6629(2007)06－0007－01中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：C

金屬與水的反應是研究金屬化學性質的重要手段。新課標教材中對金屬與水的反應有著詳細的介紹并設計了科學探究。以人民教育出版社普通高中課程化學實驗教科書為例，在化學1必修“金屬及其化合物”一章[1]與化學2必修“物質結構元素周期律”一章[2]中分別設計了鐵與水蒸氣反應、鎂與水反應的實驗。我們在對兩個實驗進行了多次研究與改進后，取得了令人滿意的效果。

1鐵與水蒸氣反應的實驗改進

1.1原實驗的缺陷

必修1課本中采用濕棉花作為水蒸氣源，用酒精燈加熱還原鐵粉的反應，較之前人教版教材中采用加熱水至沸騰與鐵反應的實驗，在安全性、簡易性方面有了很大改進，但我們實驗之后發現該反應受制于棉花性質約束的情況嚴重，存在以下問題。一是棉花的著火點低，有燃燒的可能；二是不能直接加熱濕棉花，水蒸氣產生太慢；三是若棉花含水量過多會引起水向下流動沖走鐵粉，若棉花含水量過少會導致水蒸氣不足無法順利反應。因此，該實驗存在持續性差，反應時間長，成功率低的缺陷。

1.2改進實驗的步驟與裝置

針對上述的問題，我們的改進實驗采用顆粒狀粉筆為載體，利用其表面積大的特征，令鐵粉與水在粉筆顆粒上充分接觸反應，實驗步驟如下：

① 將粉筆研碎成顆粒狀，用熱水浸潤。

② 將濕潤后的粉筆顆粒與還原鐵粉充分混合。

③ 按圖1所示裝置，加熱粉筆顆粒，幾分鐘后可以觀察到氫氣肥皂泡不斷冒出。

1.3改進實驗的優點

此實驗改進的優點在于采用粉筆顆粒為載體，擺脫了棉花易燃和無法直接加熱的限制。因粉筆顆粒蓄水量多，表面積大，鐵粉與水能夠充分接觸，氫氣產生量足。且粉筆不易燃，能夠直接對其加熱，反應速率快，效果顯著。

2 鎂與水反應實驗的改進

2.1原實驗的缺陷

在必修2課本元素周期律的科學探究中，采用常規的加熱鎂與水的方法進行科學探究，雖然可以觀察到沸水中的鎂條表面上有氣泡產生，但實驗現象不明顯，并不能給學生留下深刻的印象。

2.2 改進實驗的步驟與現象

針對這一問題，我們對實驗進行了如下改進，可以達到鎂在水中燃燒的效果。

將燒杯中的水加熱煮沸后，繼續加熱保持沸騰狀態。將打磨過的鎂條點燃之后，迅速插入沸水中（圖2）。可以觀察到原本沸騰的水更加劇烈翻滾，鎂在沸水中繼續燃燒，放出耀眼的白光。反應結束后水恢復原來沸騰的狀態，滴入2滴酚酞溶液后，水由無色變為紅色，燒杯底部有白色的氫氧化鎂固體殘留物出現。

2.3改進實驗的優點

① 打破常規簡單加熱的方法，創新的采用使燃燒的鎂條與沸水反應的方法，使鎂在水中燃燒，實驗操作簡單，但現象必然會給學生留下深刻的印象。

② 由此實驗可以引出溫度對化學反應的影響、對燃燒的進一步認識等問題，拓展學生思維。

參考文獻：

[1]人民教育出版社等．普通高中課程標準實驗教科書·化學1·必修[M]．南京：江蘇教育出版社，2004，42～43.

[2]人民教育出版社等．普通高中課程標準實驗教科書·化學2·必修[M]．南京：江蘇教育出版社，2004，14～15.