鐵與水蒸氣反應實驗的再改進

楊莉

摘要：針對人教版必修2中鐵與水蒸氣反應演示實驗的不足，結合實驗教學實際，自制了反應容器，改進了實驗。改進后的實驗操作簡單、方便攜帶、反應現象明顯、實驗成功率高。

關鍵詞：鐵與水反應；反應裝置；實驗改進

文章編號：1005–6629（2014）9–0054–02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

鐵與水蒸氣的反應是高中化學必修加選修第二冊“幾種重要的金屬”中的一個重要的演示實驗[1]，筆者多次觀察該實驗在教學中的演示，發現實驗裝置組裝復雜、實驗操作難、制取氣體時間長，實驗重復性差且石棉絨粉塵易擴散不利于環保等諸多不利于演示實驗的不足之處。為了進一步提高該實驗課堂教學效果，筆者自制了反應容器，改進了實驗，消除了以上不足。

1 儀器和藥品

儀器：φ20mm×200mm試管1支（在其離試管底部約67mm處周圍用酒精噴燈加熱，小心彎成約130°即成為反應器）、單孔橡膠塞1個、酒精燈2個（記為燈1和燈2，燈芯分別拉出10mm和15mm左右，以產生中火和大火）、250mL燒杯1個、φ15×150mm試管1支、60°彎玻璃管1根、橡膠管1條、鐵架臺、十字夾鐵夾各1個、木塊若干、火柴

藥品：①還原鐵粉（分析純符合HG/T3473-1977標準）；②普通水

2 實驗裝置

實驗裝置如圖1所示。

3 實驗步驟

3.1 準備階段

在反應器中底部注入6 mL水后平持反應器，在其中部加入約1.5藥匙還原鐵粉（其邊緣靠近彎角處），塞上橡膠塞，把反應器管口稍向下傾斜固定在鐵架臺上（見實驗裝置圖）。在250 mL燒杯中注入約150 mL水，把60°彎玻璃管放入水中。在φ15×150mm試管1中注滿水后用食指堵住試管口，把試管倒插入裝有水的燒杯中。

3.2 反應階段

分別用燈1和燈2加熱反應器中的水和還原鐵粉，當水蒸氣將空氣排出后，把60°彎玻璃管的管口放入裝滿水的φ15×150mm試管的管口中，用排水法收集一試管氣體。

3.3 實驗階段

依次進行：（1）把導管從燒杯中取出；（2）熄滅酒精燈1，停止水蒸氣的產生；（3）待反應器中的水蒸氣排凈后，移走酒精燈2；（4）在水面下用食指堵住試管口，從燒杯中取出試管，靠近酒精燈2，撤開食指，能聽到“噗”的一聲響，說明試管中收集到的是氫氣；（5）觀察反應器內原來灰黑色的無定形粉末變黑，說明鐵粉轉變為四氧化三鐵。

4 實驗說明

（1）單孔橡膠打孔的位置需靠近橡膠塞小頭的邊緣，不可打在橡膠塞的正中，以利于及時排出冷凝水，避免它積聚后漫及熾熱的反應器中段，引起玻璃管炸裂。

（2）有條件的學校，最好用φ20×200mm試管上部具支試管來代替φ20×200mm試管，把它加工成反應器時試管底應向支管一側方向彎曲。演示時試管口用無孔橡膠塞塞緊，把60°彎玻璃導管用橡膠管接在支管上，這樣更能及時排除冷凝水。

（3）在實驗步驟2中，水沸騰后就應注意隨時調整酒精燈1對水加熱的強度，防止水暴沸而進入反應器中段而引起玻璃炸裂。同時，酒精燈2的火焰應接近反應器的彎曲處，既可防止水蒸氣熱量散失而冷凝，又可把可能進入的液態水及時汽化，如此，既可避免玻璃炸裂，又可保證有足夠的水蒸氣進入反應器中段與鐵粉反應。

（4）在排水法收集氣體和把導管從水中撤離時，注意防止被熱的導管燙傷。

（5）特別要注意的是：在集滿一試管氫氣后，停止反應前，一定要先把60°彎玻璃導管撤出水面，否則，反應器一定會因水倒流而炸裂。

5 實驗優點

（1）僅用一支彎成130°的試管，就既能產生水蒸氣，又能使其與鐵粉反應，大大簡化了實驗裝置，而且水蒸氣熱量不易散失，又能暢通無阻地與高溫鐵粉接觸。

（2）本實驗方案所用的儀器和藥品少而易得，裝置緊湊，方法簡單，實驗耗時少且現象明顯，成功率高。

參考文獻：

[1]人民教育出版社化學室編著.全日制普通高級中學教科書·（必修加選修）化學（第二冊）[M].北京：人民教育出版社，2003：8.