铁和水蒸气反应创新实验
铁与水蒸气反应的实验创新设计
铁与水蒸气反应的实验创新设计山东省高唐县第二中学(252800)王芳超杨文良铁粉与水蒸气反应的实验是高中化学难点实验之一，教材中的实验装置如图1所示，在制备水蒸气时由于棉花沾水量难以控制导致实验成功率不高:棉花中的水太多会迅速降低铁表面温度,使反应难以进行,且气流不稳易炸裂试管;棉花中的水太少反应缓慢，产生的气体太少，难以点燃，且加热温度太高易使棉花变黑、试管炸裂等。
另外，点肥皂泡的火焰很容易被湮灭，往往需要多次点火试验。
而且一支试管同时用两个酒精灯加热,操作也有些麻烦。
针对上述问题，本文设计了一套操作简单、现象明显、安全可行的实验装置,适合学生分组实验。
改进后的实验，既解决了实验中存在的问题，又提高了学生的学习兴趣，培养了学生的实践能力和创新能力。
1实验原理用硫酸亚铁晶体代替湿棉花，用一个带有防风罩的酒精灯给铁粉加热，利用管内热量间接给易分解失水的硫酸亚铁晶体加热，提供稳定的水蒸气气流与热的铁粉发生反应，用导气管的末端粘有医用注射针头的装置在泡泡液中对产生的气体进行取泡、点燃，用针头处火焰回点蒸发皿内泡泡液的方法检验实验产生的气体(氢气)O2实验仪器及试剂试管(18mm X180mm)酒精灯，火柴，铁架台，木块，铁夹，防风罩，橡胶塞,蒸发皿，塔竭钳，玻璃弯管，医用注射器的7号针头(0.6mmX 25mm),双头不锈钢药匙，还原铁粉，七水合硫酸亚铁(FeSOq・7H2O),儿童泡泡液。
3实验步骤及现象3.1将针尖固定在玻璃弯管上提前一日在玻璃导气管末端的尖嘴处用玻璃胶粘上一个医用注射器针头，待其干燥后用来取泡、移出点燃,可防止火焰被湮灭。
3.2准备好泡泡液用儿童泡泡液产生肥皂泡,向蒸发皿中倒入约2/3体积的儿童泡泡液。
3.3加入药品连接装置用双头不锈钢药匙的大头一端先取2药匙硫酸亚铁晶体放入试管底部，将试管平拿，再取3药匙还原铁粉紧靠晶体平铺到试管中,二者不能混合。
调整酒精灯至燃烧时火焰位置在接触点偏铁粉处。
铁粉与水蒸气反应实验改进新法
铁粉与水蒸气反应实验改进新法作者：刘英杰来源：《化学教学》2010年第11期文章编号：1005－6629(2010)11－0012－02 中图分类号：G633.8 文献标识码：C研究金属与水的反应是研究金属化学性质的重要手段。
较高温度下铁粉能与水蒸气反应是铁为一种较活泼金属的有力证据，但该反应远没有钠跟水反应那么剧烈。
为了证明铁是一种较活泼金属，增强学生的感性认识，教材中设计了铁粉与水蒸气反应实验[1]，但该实验方法存在试管易破裂、反应速率慢、产生氢气少、实验现象不明显等不足［2］。
为此笔者在已有实验改进的基础上针对上述不足进行了深入的研究和改进，并取得了良好的效果。
1 实验装置的改进1.1实验用品玻璃管（18 mm×200 mm，可用底部破损的普通试管去掉底部做成）；自制二头酒精灯（灯芯带铁丝网罩，使火力集中并能提高火焰的温度）；铜槽（用铜片自制，四周高，中间低）；自制小水槽（用玻璃瓶代替）；铁架台；玻璃导管；橡皮塞；橡胶管；铁丝网罩（自制）；医用塑料注射器（5 mL，带针头)；半环形磁铁（废喇叭上的）；木条；棉线；粉笔头；坩埚钳；火柴。
还原铁粉；蒸馏水；洗洁精溶液（最好滴加几滴甘油，可使氢气泡增大且稳定）。
1.2实验装置改进后的的实验装置如图1所示：1.3实验步骤(1)按图1所示装配好仪器，检查装置的气密性，然后添加好药品和用品。
特别强调的是对铁粉的特殊处理：在铁粉的上方，紧贴管的外壁，用半环形磁铁吸附管内的铁粉，铁粉被磁铁吸附后呈疏松多孔的毛刷状，高度分散，其表面积是平铺时的十几倍甚至几十倍，大大增加了与水蒸气的接触面积，反应速率会大大加快，此处的改进非常关键。
(2)缓缓地推动注射器活塞，逐滴滴下蒸馏水使棉线浸润吸足为止（吸水不宜过多，以水不自动流出为宜）。
点燃二头酒精灯，先预热玻璃管，然后只加热铜槽的右半部分，约10秒钟后，再同时加热铜槽的右半部分和铁粉。
加热过程中每隔一段时间要缓缓地推动注射器活塞，给棉线补充蒸馏水（每次0.2 mL，每分钟1～2次）。
铁与水蒸气反应实验的探究
ｒｅ［Ｃａ（ＯＨ）２］＝３ｘ５６／４ｘ７４＝２１／３７；同理，如果选用
浅谈化学问题的表征形式 关于中学化学阅读理懈学习策略的思 考与研究 试述化学教学评价改革的三个动向 “酚类物质的污染”教学设计 ２１世纪几个化学前沿学科的初步探讨 浅析探索一发现教学模式在化学选修 课中的应用 中学化学实验教学与创新能力培养 化学问题的分类与“问题教学法”的 灵活实施 化学创新教学的三个关键 化学开放型试题的特点探讨 判定溶液中离子浓度关系的思考途径
将化学学习中碰到的问题与生活常识与化学知 识完美结合，生活中吸水性强的物质是学生具有的 常识，在高温时又不会发生其他干扰本实验的化学 反应．是基础的化学知识，结合起来可解决实验探 究中遇到的问题。（方案１） ２．重视基础．从基础中创新 人教版新教材选修《实验化学》中这样叙述： “美国阿波罗登月计划”总指挥韦伯在“阿波罗” 登月成功后曾说： “阿波罗计划”中没有一项新发
“引发一活动一改组”教学活动 试论问题情景式教学与科学思维方法 的培养 中学化学实验教学以学生发展为本 努力实现素质教育的重点和目标 改进教学系统结构进行化学创新教育 的初步探索
２００２／０６ ２００２／０９ ２００２／０６ ２００２／０６
２∞Ｉ／０９
２００１／１０
４．是将实验的定性和定量相结合，来选择理想 状态下的固体质量比。答案：１．３Ｆｅ＋４Ｈ：Ｏ＝Ｆｅ，Ｏ。＋
４Ｈ：ｔ
２．ｂ、ｄ或（ｃ、ｄ）；ｂ、ｄ、ｅ、ｆ或（ｃ、ｄ、ｅ、ｆ）；ｂ．如果选ａ， 反应刚开始时，产生的氢气中可能会有空气，点燃 时会爆炸，如果选Ｃ，反应即将结束时，产生的氢 气量少，不易点燃。 ３．ａ、ｂ、ｅ中任选两种，Ｃａ（ＯＨ）：或Ｍｇ（ＯＨ）：；加热 时产生水蒸气的温度较高，易和铁粉反应产生氢 气。 ４．由反应：Ｃａ（ｏｎ）２＝ＣａＯ＋Ｈ２０ ｔ，３Ｆｅ＋４Ｈ２０＝
铁与水蒸气反应演示器
铁与水蒸气反应演示器广西玉林市第一中学牟崇甡一、研究背景铁的性质…实验4－8‟铁与水蒸气反应的演示实验装置如图1所示。
存在问题：12、操作复杂，费时费力；3、试剂用量多，喷灯噪音大；4、现象不明显。
二、研究思路15×100mm的试管代替水和烧瓶，用两支15×130mm的玻璃管分别代替燃烧管和干燥管，用电加热代替酒精(喷)灯加热，研制成一个较完善的教学仪器“铁与水蒸气反应演示器”如图2所示。
填补了该项实验仪器的空白。
三、工作原理：利用电热管外(低温)利用电热管内(高温)加热还原铁粉，使铁与水蒸气图2 反应生成氢气。
四、制作材料：300mm×100mm铝板1块、180mm×100mm铝板2100mm×80mm绝缘隔热板1块、180mm×100mm网1块、电热管1只、电子定时器1个、开关1灯泡2个、插头1个、15×100mm试管1支、15玻璃管2支、尖嘴管1支、0号胶塞5个、φ导线、12号元线、螺丝及螺钉若干。
五、制作方法1、把试管、玻璃管、胶塞制成如图32、把电热管固定在绝缘隔热板上，如图4；3、把铝板制成盒子，并把绝缘隔热板安装在中部如图5；4、把定时器、开关、指示灯泡安装在盒子正面，把图3装在盒子上，盖上保护网，即制成“铁与水蒸气反应演示器”如图2图4 图5六、使用方法1、在15×150mm试管中放入一小团湿润棉花(挤干无滴水为宜)；2、在15×130mm玻璃管一端塞上一小团石棉绒，装入10克还原铁粉，再塞上石棉绒；(铁粉部位一定要留有空隙，让水蒸气通过，并能防止铁粉受热胀大玻璃管，拔不出来)；3、用帶胶塞的U型导管将装有棉花的试管和装有还原铁粉的玻璃管连接起来；4、另一支15×130mm玻璃管一端塞上一小团石棉绒，装入10克干燥剂，再塞上石棉绒；5、把装有还原铁粉的玻璃管插入电热管中，装有湿润棉花的试管同时插到电热管上方，另一端用带胶塞的直角玻璃导管与装有干燥剂的玻璃管连接(垂直向上)，再塞上带胶塞的尖嘴玻管；6、插上电源，设定时间3～4min，打开开关，加热指示灯亮，到时间加热指示灯灭，停止加热，同时，点燃指示灯亮，提示可点燃氢气，并能继续燃烧1～2min，现象十分明显，成功率100％。
人教版高一化学必修一教学课件《铁与水蒸汽反应》 (共22张PPT)
九、自我评议
1、成功率100%，速度快。 2、装置简单、操作简便。不需要酒精喷灯，直 接用酒精灯就可以达到目的。 3、原料性强。 ⑴改变产生水蒸气的方式。利用五水硫酸铜分解产 生水蒸气，可以有效控制水蒸气产生，并方便从颜 色变化观察是否还有水存在，实现对反应的控制。
酒精灯
八、实验效果：
2min左右可看到平稳的气流，点燃水面上的气 泡可观察到爆鸣声，重复多次后爆鸣声越来越小， 说明氢气已比较纯净。 反转导气管，吹气泡，可以观察到气泡飞起， 可重复多次进行观察。 反应后的固体：尾部为白色和蓝色固体，中部 为黑色固体。
CuSO4·5H2O = CuSO4+5H2O 高温 3Fe+4H2O(g) = Fe3O4+4H2
五、实验用品
实验用品:试管 、自制防风灯罩、酒精灯、导 气管、铁架台、蒸发皿、木块、火柴、木条、 烧杯、棉花
实验药品:还原铁粉、五水硫酸铜晶体、含洗洁 精的水
六、实验装置
胆矾 铁粉
加有洗洁 精的水
酒精灯
防风 灯罩
酒精灯
七、实验过程：
取一定量的五水硫酸铜粉 末平铺试管底部，再将一定量 的还原铁粉平铺试管中部，先 预热试管，再用带防风灯罩的 酒精灯加热铁粉，然后用普通 酒精灯加热五水硫酸铜粉末，酒精灯 将反应产生的气体通入加有洗 洁精的水中，观察到大量气泡 产生，用燃着的木条靠近水面 的气泡。反转导气管，继续用 产生的气体吹气泡。
四、实验创新与改进之处：
1、改变加热方式 (2)分隔开，先后加热 如果将产生水蒸气的物质和铁粉混合加热， 水蒸汽会提前逸出，铁与水蒸气反应的机会减 少，因此选择分开加热，先加热铁粉，再加热 五水硫酸铜，减少水蒸气的浪费，提高利用率。
四、实验创新与改进之处：
高中化学《铁与水蒸气反应实验创新》
铁与水蒸气反应实验创新实验原理：实验教材分析：该实验是人教版《化学必修1》第三章第一节的内容，这是一个科学探究实验，是高中化学教材中用以说明铁是一种较活泼金属的例证。
是中学化学的重点难点之一，也是常考的热点之一。
实验器材：铁粉、氢氧化钙粉末、酒精喷灯、铁架台、硬质具支试管、洗耳球、泡泡发生器、木条。
实验教学目标：1、知识与技能：培养学生的观察力和动手操作的能力。
通过探究，开发学生创新意识，培养学生创新思维能力。
2、过程与方法：以提问的方式，增加学生的探究意识。
让学生根据实验现象，学会分析问题、合作学习最后再提出方案解决问题。
3、情感态度与价值观：通过动手操作，让学生在实验中体验化学，提高学习化学的积极性，并爱上化学。
实验教学重难点：1、实验的改进。
2、实验原理的推断。
学情分析：1、心理方面：现在的学生接受的思想是多元化的，头脑中没有太多的条条框框，有强烈的好奇心，旺盛的求知欲。
2、能力方面：已经具备一定的操作能力，拥有敏锐的观察力，对事物有他们独特的见解。
3、知识方面：前面刚刚学习了活泼金属钠与水的反应。
有一定的化学知识储备和操作常识。
教法学法：利用由旧引新、以旧带新，实验促学法，情景激学法，探究归纳等教学方法，让学生以阅读、总结归纳的形式学会自主学习，以实验、讨论的方式进行合作学习，通过观察发现问题并解决问题的方式进行探究学习。
实验教学过程：本次实验教学分为四个过程：1、课本实验。
2、发现问题，设计实验。
3、创新实验，解决问题。
4、拓展探究，归纳实验原理。
一、课本实验：此处以回顾活泼金属钠与水的反应作为对比，从而引入较活泼金属铁与水反应，并让学生按课本要求完成该实验。
二、发现问题，设计实验。
通过学生在实验过程中出现的问题，以提问的方式引发学生思考，并要求学生通过讨论，设计解决方案，完成实验的创新。
第一个问题，试管破裂。
以提问的方式“试管为何会破裂呢？”引发学生思考，通过讨论给出合理的解释。
试管破裂的猜想原因：猜想一：棉花中水太多，蒸发后冷凝，使试管破裂。
案例36 铁与水蒸气反应实验的创新设计
实验
装置
实验
步骤
及现象
1.取3药匙研细的五水硫酸铜晶体(约3g)平铺于试管底部,再将3药匙还原铁粉(约3g)平铺于试管中后部,按图所示组装好仪器,将导气管的尾端浸入含洗洁精的水中。
2.预热试管,然后用酒精灯1加热铁粉(直到导气管中开始出现倒吸现象),立即用酒精灯2加热研细的五水硫酸铜晶体,观察。几十秒后用带火星的木条靠近气泡,可听到爆鸣声。稍后再重复一次,直到声音较小。该过程不仅证明了反应产生了氢气,且说明氢气较纯,并可为后续操作做准备。
3.反转导气管,继续加热,并用洗耳球吹气泡,可以观察到气泡飞起来,可以重复多次。气泡可以飞升,展示了氢气的密度小于空气的性质,增加了趣味性。
4.加热停止后,试管尾部为白色和淡蓝色固体(没有变黑,说明硫酸铜没有分解),中部为黑色固体。
创新
设计
后的
优点
1,试剂常见,操作方便,利于学生开展实验探究,更好地展示实验现象。
案例36 铁与水蒸气反应实验的创新设计
实验名称
铁与水蒸气反应实验的创新设计
实验目的
对铁与水蒸气反应实验的创新设计，使实验具有操作更简单，现象更明显，安全性更高,创新性更强等特点。
实验原理
CuSO4·5H2O△CuSO4+5H2O
3Fe+4H2O高温Fe3O4+可以自制)、带橡皮塞的导气管、铁架台、表面皿、木块、火柴、木条、烧杯、药匙、洗耳球、石棉网。
2.氢气的验纯简单,安全性高。
3.装置的创新性强。①调整加热方式。使用两个酒精灯分别加热,其中一个加防风灯罩(也可用石棉网改造),可以防止热量散失,满足较高温度(600℃左右)的要求。②改变水蒸气的产生方式。利用五水硫酸铜晶体受热分解产生水蒸气,可以有效控制水蒸气产生,并方便从颜色变化观察是否还有结晶水存在,适时、适度地控制水蒸气的产生。③改变加热的顺序。先加热铁粉,再加热五水硫酸铜晶体,减少无效水蒸气,提高水蒸气的利用率,可以得到较多的氢气。
铁粉与水蒸气反应的实验设计与改进
铁粉与水蒸气反应的实验设计与改进作者：张艳红匡传荣来源：《化学教与学》2015年第03期摘要：人教版教材中铁与水蒸气实验是铁作为活泼金属的有力证据，但按教材的实验设计进行操作成功率不高。
经反复实验探究，通过采用胶头滴管作为水源，脱脂棉作为水的载体，改进的实验装置简单、实验操作方便安全，实验现象明显，成功率更高。
关键词：铁粉；水蒸气；水源文章编号：1008-0546（2015）03-0088-02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B一、问题提出背景人教版高中《化学1》第三章第一节“金属的性质”中“铁与水蒸气反应”的实验[1]，实验装置包括水蒸气发生装置、铁粉与水蒸气反应装置、氢气检验装置三个部分。
笔者按照教材的实验装置经过反复实验发现原实验棉花碳化现象严重、产生的氢气量少，实验现象非常不明显，实验成功率很低。
分析原因发现该实验是固体铁粉与气态水蒸气的气固异相反应，该反应难度较大；其次水蒸气遇冷极易液化难以参加反应。
具体来说就是湿棉花提供的水蒸气还未与铁粉反应就已扩散，遇冷的试管壁液化。
所以保证足量的水蒸气与铁粉充分接触是本实验成败的决定因素。
目前针对该实验的改进方案颇多，主要集中在水蒸气的发生，改进思路包括两方面。
一是实验药品的选用，如将自来水改为吸水的红砖粉末[2]、湿沙子[3]、粉笔碎屑或粉末、泡沫塑料、Mg（OH）2、Ca（OH）2[4]、胆矾[5]等。
上述改进方法通过改变水的载体，达到了预期的实验目的。
但在实际教学过程中教师需要对新引入的载体如红砖、沙子、粉末等具体的成分，在反应过程中各物质的变化，分解温度等问题进行必要的解释和讨论，从而加重了学生的学习负担，也冲淡了本实验的实验目的。
二是水蒸气发生装置仪器的改进。
如将湿棉花改为用试管装水[6]、注射器、铜槽、二头酒精灯[7]等。
试管装水提供水蒸气虽然增加了水蒸气的量，但同时水蒸气冷凝的面积也增加，水蒸气产生的效率实质并没有增加。
用注射器提供水源理论可行，但实际操作时由于注射器推动阻力大，使注射器内的水较难推入到试管中。
自制教具突破中学难成功实验——以铁粉与水蒸气反应实验的创新设计为例
自制教具突破中学难成功实验——以铁粉与水蒸气反应实验
的创新设计为例
刘佩瑜
【期刊名称】《教学仪器与实验》
【年(卷),期】2017(000)003
【摘要】针对新人教版必修1中“铁与水蒸气反应”的实验的不足,以“纸锅烧水——水沸纸不燃”为原型,自制教具续水管、长柄聚焰灯罩、泡剂涂抹、气泡移动两用杆和自制发泡剂,设计以棉线吸引、输送水气为核心的铁粉与水蒸气反应一体化装置.
【总页数】3页(P73-75)
【作者】刘佩瑜
【作者单位】广西贺州高级中学
【正文语种】中文
【相关文献】
1.铁粉与水蒸气反应实验改进
2.自制教具突破中学难成功实验——以铁粉与水蒸气反应实验的创新设计为例
3.铁粉与水蒸气反应实验改进新法
4.铁粉与水蒸气反应实验装置的改进
5.通过化学实验的成功改进突破难点——以铁和水蒸气的反应实验设计为例
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铁粉与水蒸气的反应操作现象
铁粉与水蒸气的反应操作现象全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：铁粉与水蒸气的反应操作现象铁粉是一种常见的金属粉末，具有良好的导电性和导热性，广泛应用于电子、机械等领域。
而水蒸气是水在气态下的形式，是大气中常见的成分之一。
研究表明，铁粉与水蒸气之间存在着一种特殊的反应，这种反应不仅可以产生新的物质，还可以产生一系列有趣的操作现象。
当铁粉与水蒸气接触时，会发生一种称为氧化还原反应的化学反应。
具体而言，铁粉中的铁原子会与水蒸气中的氧气分子发生反应，生成氧化铁和水的产物。
这个反应是一个放热反应，会放出大量的热量，导致周围温度升高。
氧化铁的形成也会改变铁粉的颜色，使其呈现出红色或褐色。
铁粉与水蒸气的反应还会产生氢气的气体产物。
在氧化铁生成的部分水蒸气中的氢气也会被释放出来。
这种氢气是一种易燃气体，在空气中会形成爆炸性的气体混合物，因此需要小心处理。
除了化学反应产物外，铁粉与水蒸气的反应还会产生一系列有趣的操作现象。
当铁粉暴露在潮湿的空气中时，会形成一层薄薄的氧化皮，这种氧化皮可以保护铁粉不受进一步氧化。
而一旦氧化铁形成，铁粉表面的氧化皮会变得更加坚固，稳定铁粉的化学性质。
铁粉与水蒸气的反应还可以产生一些装饰效果。
在手工艺制作中，人们常常利用铁粉与水蒸气的反应来制作独特的装饰品，通过控制反应条件和时间，可以在铁粉表面形成不同形状和颜色的氧化铁纹理，赋予作品独特的艺术感。
铁粉与水蒸气的反应是一种有趣的化学现象，不仅可以产生新的物质，还可以产生一系列有趣的操作现象。
通过研究这种反应，我们可以更深入地了解铁粉的性质和应用，同时也可以在日常生活和工作中加以利用。
希望未来能有更多的研究和探索，揭示这种反应的更多奥秘。
第二篇示例：铁粉与水蒸气的反应操作现象当铁粉与水蒸气发生反应时，会产生一系列有趣的操作现象。
铁粉是一种常见的金属粉末，具有很高的反应活性，而水蒸气则是水在气态下的状态。
当二者接触并发生化学反应时，会产生一些独特的现象，让人大开眼界。
高中优秀教案高一化学教案：《铁与水蒸气反应》教学设计
高一化学教案：《铁与水蒸气反应》教学设计高一化学教案：《铁与水蒸气反应》教学设计1.指导思想与理论依据在必修一第三章金属及其化合物中，铁与水蒸气的反应出现在科学探究中，体现了新课标的精神，课本要求同学设计一套简洁的试验装置，使还原铁粉与水蒸气反应。
以此为依据设计这节课。
2．教学内容分析试验是化学的基础。
反应试验装置的设计是同学应逐步培育的力量。
本节课是培育同学试验设计力量的一个很好地平台，由于是高中第一节试验探究课，需要结合同学在学校学习到的一些试验装置的学问，把已经学过的零散的学问进行整合，进一步提升同学的试验力量。
3．同学状况分析同学在学校已经见过一些试验装置，比如O2、H2、CO2的试验室制法，简洁的性质试验，具备了完成化学试验的基本思路和方法，具备设计简洁试验的力量。
这些学问都是本节课探究性学习的前提和基础。
在教学过程中，本着以同学为主体，使同学成为学问的主动构建者，主要采纳让同学设计试验的方式，注意同学的力量进展。
4．教学目标设计（1）基本目标学问与技能目标：1．了解铁与水蒸气反应的原理2．设计出简洁可行的铁与水蒸气的反应装置3．培育同学动手力量、观查试验、分析试验的力量，解决实际问题的力量。
过程与方法目标：1．采纳试验探究法，在复习反应装置的过程中，引导同学学习科学方法，提高同学科学探究力量，充分挖掘同学的潜能，进展同学的共性和特长。
2．在教学过程中训练思维的严密性、规律性，培育同学分析、推理、归纳、总结的力量及小组合作力量。
情感看法与价值观目标：1．培育同学主动思索、勇于探究的优良品质。
2．培育同学重视试验的科学看法和对学科试验的爱好。
（2）进展性目标以课本试验为依据，培育同学试验设计力量，培育同学良好的解决问题的思维习惯和提高同学的试验操作水平。
（3）教学重点的分析与确定铁与水蒸气的反应是以科学探究的形式呈现的，引导同学合作设计铁与水蒸气反应的试验装置，并进行方案评价。
由此确定教学重点：铁与水蒸气反应的装置设计。
铁与水蒸气反应实验创新
铁与水蒸气反应实验创新——广西师范大学附属中学汪旭实验教材：人教版《化学必修一》第三章第一节实验原理：实验教材分析：该实验是人教版《化学必修1》第三章第一节的内容，这是一个科学探究实验，是高中化学教材中用以说明铁是一种较活泼金属的例证。
是中学化学的重点难点之一，也是常考的热点之一。
实验器材：铁粉、氢氧化钙粉末、酒精喷灯、铁架台、硬质具支试管、洗耳球、泡泡发生器、木条。
实验教学目标：1、知识与技能：培养学生的观察力和动手操作的能力。
通过探究，开发学生创新意识，培养学生创新思维能力。
2、过程与方法：以提问的方式，增加学生的探究意识。
让学生根据实验现象，学会分析问题、合作学习最后再提出方案解决问题。
3、情感态度与价值观：通过动手操作，让学生在实验中体验化学，提高学习化学的积极性，并爱上化学。
实验教学重难点：1、实验的改进。
2、实验原理的推断。
学情分析：1、心理方面：现在的学生接受的思想是多元化的，头脑中没有太多的条条框框，有强烈的好奇心，旺盛的求知欲。
2、能力方面：已经具备一定的操作能力，拥有敏锐的观察力，对事物有他们独特的见解。
3、知识方面：前面刚刚学习了活泼金属钠与水的反应。
有一定的化学知识储备和操作常识。
教法学法：利用由旧引新、以旧带新，实验促学法，情景激学法，探究归纳等教学方法，让学生以阅读、总结归纳的形式学会自主学习，以实验、讨论的方式进行合作学习，通过观察发现问题并解决问题的方式进行探究学习。
实验教学过程：本次实验教学分为四个过程：1、课本实验。
2、发现问题，设计实验。
3、创新实验，解决问题。
4、拓展探究，归纳实验原理。
一、课本实验：此处以回顾活泼金属钠与水的反应作为对比，从而引入较活泼金属铁与水反应，并让学生按课本要求完成该实验。
二、发现问题，设计实验。
通过学生在实验过程中出现的问题，以提问的方式引发学生思考，并要求学生通过讨论，设计解决方案，完成实验的创新。
第一个问题，试管破裂。
以提问的方式“试管为何会破裂呢？”引发学生思考，通过讨论给出合理的解释。
铁与水蒸气反应的创新实验
第２９卷中小学实验与装备２０１９年第５期２９㊀优秀说课案例选登铁与水蒸气反应的创新实验湖北省天门市天门中学(４３１７００)㊀伍㊀强１㊀实验器材与试剂大试管㊁单孔橡皮塞㊁酒精灯㊁试管夹㊁带金属盖的塑料小瓶㊁普通塑料小瓶㊁面巾纸㊁粗铜丝㊁防火胶布㊁打火机㊁中性笔芯㊁输液管滴壶㊁超细钢丝棉㊁蒸馏水㊁洗洁精溶液.２㊀实验创新要点(１)用化学组成与还原铁粉相似的超细钢丝棉代替铁粉进行反应,增大了铁与水蒸气的接触面积,提高了实验的成功率.(２)对吸水材料和超细钢丝棉进行了定量装配设计,简化了操作过程.３㊀对现有实验的评价(１)旧教材将铁粉附着在石棉绒上进行反应,由于石棉绒导热性不好,大多数铁粉温度不够高,难以反应.现行教材实验中水蒸气与铁粉接触面积有限,大多数水蒸气来不及与铁粉反应就逸出了试管;铁粉与供水剂的距离太远㊁太近都会导致实验失败;实验前药品装填困难㊁实验后废弃物不易取出.(２)当前的改进实验分两类,一类是改进供水材料,延缓水蒸气的发生,如将棉花改为富水蔬菜等,提高了实验成功率,却导致了实验时间过长的问题,而且这一类设计并没有解决供水剂与铁粉的距离问题.另一类是增加铁与水蒸气的接触面积,如用半圆形磁铁吸附铁粉,使其呈毛刷状,增大了铁粉与水蒸气的接触面积,但该设计有装置过于复杂㊁操作不便等缺点.４㊀实验教学目标(１)通过评价 铁与水蒸气反应实验 的旧教材设计㊁现行教材设计及已有改进实验设计,培养学生的分析能力与评价能力.(２)指导学生参与该实验的改进,培养学生的创新能力.(３)通过反复测试,对装置不断进行优化,培养学生精益求精的探究精神.５㊀实验教学过程５．１㊀实验装置的初步设计(１)对现有实验设计的评价在教师的指导下,学生成立了实验改进小组.教师引导学生对旧教材㊁现行教材及已有改进实验进行评价.(２)实验试剂的选择用钢丝棉代替还原铁粉进行实验,钢丝棉有弹性,堵在试管中,水蒸气只能从钢丝棉的缝隙中通过,增大了接触面积,有利于反应的发生.钢丝棉是钢纤维,导热性好,不仅紧挨着试管内壁的钢丝棉可以反应,部分靠近内壁的钢丝绵也能发生反应.(３)对初期成果的评价教师指导学生设计出如图１所示的初期成果装置,并以思考题形式引导学生对初期成果进行评价,具体过程如下.图１㊀初期成果装置示意图思考题:已知钢丝棉与面巾纸定量装配流程如图２所示,取１张面巾纸,折成１个方块;取１根粗铜丝,将其一端弯成钩状,钩在面巾纸上并捏紧,使３０㊀中小学实验与装备２０１９年第５期第２９卷面巾纸难以移动;称取２g 钢丝棉,对折成图２(a )所示形状,将单层部分压在面巾纸和粗铜丝上,双层部分压在粗铜丝上,卷成一个如图２(b )所示的圆柱状,用细铜丝将圆柱两端扎好,防止面巾纸和钢丝棉散开.在粗铜丝中部折出一个U 形弯,并将粗铜丝另一端折成一个环,最终得到一个钢丝棉与面巾纸组合而成的定量装配装置.请回答下列问题:图２㊀钢丝棉与面巾纸定量装配流程图(１)本实验的投料过程较为方便,原因是什么?(２)为什么要用 面巾纸 包住钢丝棉?(３)用蒸发皿收集气体,点燃气体时发生较剧烈燃爆,需要用坩埚钳夹住火柴.本实验将蒸发皿改为试管的目的是什么?(４)初期成果还有那些地方值得改进?５．２㊀实验装置的中期设计小组成员对实验装置作了便携式设计,如图３所示.用试管夹代替了铁架台,用缠有防火胶布的废弃中性笔芯代替了玻璃导管,用青霉素小瓶代替了小试管.小组成员对中期成果进行测试发现:如果操作不当,试管可能会炸裂.图３㊀中期成果装置示意图５．３㊀实验装置的后期设计小组成员对实验装置进行了防炸裂设计,如图４所示.在导管上端增加了用输液管滴壶制成的防倒吸装置,在试管口增加了用面巾纸制成的吸水装置.通过测试,取得了较好的实验效果.图４㊀后期成果装置示意图５．４㊀后期成果的推广与定型教师采取送教入班的形式对实验成果进行推广,共选择了本校１９个班级进行了教学,收到了良好的效果.由于实验室腐蚀性气体较多,无法安装一体机等电子设备,本校涉及分组实验的课程,往往是将实验仪器运到普通教室进行教学.但仪器中常有铁架台等较重的物品,授课教师一般提不动实验仪器,限制了这种教学模式的推广.由于本实验为便携式设计,给教学工作带来了极大的便利,值得推广.通过送教入班活动,发现由于青霉素小瓶重心较高,易被学生打翻.因此,将青霉素小瓶改为金属瓶盖,如图５所示.由于准备了２００多组学生实验,工作量较大,将定量装配装置的制作工序进行了简化,去掉了捆扎面巾纸和钢丝棉的细铜丝,发现钢丝棉和面巾纸也不易散开.由于装置较简单,即使学生基于好奇心,把装置拆掉了,也能重新将装置包好.去掉了U 形弯,钢丝棉也不易脱离面巾纸,即使钢丝棉在插入过程中脱离了面巾纸,可用镊子将钢丝棉往里推一下,紧挨到面巾纸,也不会影响实验效果.图５㊀定型装置示意图６㊀实验效果评价本实验设计有以下优点:装置简单㊁操作方便㊁安全性高㊁成功率高,使用的仪器与药品价廉易得,值得推广.收稿日期:２０１９－０８－１８。
铁粉和水蒸气的反应
铁粉和水蒸气的反应嘿，你知道吗？铁粉和水蒸气之间能发生一场超级有趣的反应呢。
就好像是两个来自不同世界的小伙伴，突然凑到一块儿要搞出点大动静。
铁粉啊，就像是一群小小的钢铁战士，一个个排列得整整齐齐，安静地待在那儿。
而水蒸气呢，那就是一群调皮的小幽灵，在空中飘来飘去，到处乱窜。
当这两者相遇的时候，就像是一场奇特的战争开始了。
你看啊，那些水蒸气小幽灵就开始往铁粉战士的阵营里钻。
铁粉战士们可不会坐以待毙，它们就像被点燃了斗志一样。
这反应啊，就像是一场看不见硝烟的魔法大战。
这时候的反应容器就像是一个大舞台，铁粉和水蒸气在上面尽情地表演着。
铁粉像是在跳一种奇特的舞蹈，在水蒸气的包围下，一点点改变着自己的模样。
想象一下，铁粉就像一块等待雕琢的璞玉，而水蒸气就是那个神奇的雕刻师，只不过这个雕刻师的手法有点特别，不是用刻刀，而是用自己那无形的魔法。
随着反应的进行，整个场景就像是一场盛大的狂欢派对。
铁粉在水蒸气的“热情邀请”下，开始释放出自己的能量，就像烟花一样，虽然没有绚丽的色彩，但却有着独特的魅力。
如果把铁粉比作是一个个小小的火箭，那水蒸气就是它们的燃料。
两者一结合，就像是火箭要发射升空一样，充满了无限的动力。
而且啊，这个反应就像是一场秘密的烹饪过程。
水蒸气像是调料，而铁粉则是食材，最后烹饪出的是一种全新的东西，充满了神秘的气息。
在这个反应里，你还可以把铁粉看作是一群等待变身的超级英雄，水蒸气就是那神奇的魔法药水。
一旦相遇，超级英雄们就开始了华丽的变身之旅。
最后，当反应结束的时候，就像是一场盛大的表演落下了帷幕。
留下的是反应后的产物，仿佛是这场奇妙“约会”的纪念品，记录着铁粉和水蒸气那独特而又有趣的互动。
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教师引导：1.能否简化上述装置的三个部分在 个仪器中进行（利用仪器特点）。 2.能否收集较少气体，将其点燃现 象明显。 3.能否将加热装置改进减小噪音及 实验成本。
改进实验可能涉及到的实验仪器及药品：(学 生自选） 铁架台、酒精灯、自制灯罩、具支试管、 试 管、橡胶管、小烧杯、导管、磁铁、自制起 泡器、小毛刷、自制起泡液、钥匙、纸槽、 火柴、棉花、铁粉、发泡剂 教师指导学生组装实验仪器并操作：
二：教学重点和难点 重点： 铁与水蒸气的反应是以科学探究的形式呈现 的，引导学生合作设计铁与水蒸气反应的实 验装置，并进行方案评价。 难点： 成功的完成铁和水蒸气实验
三.教学设计： 导入：上本节课之前，已经将铁与水 蒸气反应的方程式讲了，请学生看下面设 计实验装置，使还原铁粉与水蒸气反应。 并提问大家：整套装置应包括哪几部分？
设计： 纪 岩 指导： 刘国玲 1.了解铁与水蒸气反应的原理 2.设计出简单可行的铁与水蒸气的反应装置 3.培养学生动手能力、观察实验、分析实验的能 力，解决实际问题的能力。 情感态度价值观目标： 培养学生实验创新意识和严谨的科学态度。 能力目标： 1.培养学生积极思考、勇于探索的优良品质。 2.培养学生重视实验的科学态度和对学科实验 的 兴趣。
引导学生回答： 该装置有三部分组成：水蒸气提供装置 ， 水蒸气和铁反应的发生装置，氢气的收集 装置。
引导学生分析装置： 1.仪器繁多，笨重，组装麻烦； 2.操作复杂，费时费力； 3.试剂用量多，喷灯噪音大； 4.现象不明显； 5.不适合教师演示、学生分组。
重点升华：同学们能否将该实验装置简化，操 作安全且现象明显！
五.教学反思 新课程标准特别提出：一是体验科学探究 的过程和问题意识的培养，二是化学学习 的方法和终生学习能力的培养。所以在进 行这节课的教学活动时我也始终贯彻这两 点。这节课激发了学生对实验很高的兴趣， 最重要的是让学生体会了科学探究的过程， 让它们的思维和实践有了一次强烈的碰撞， 坚定了他们进行科学探究的信心。
实验内容设计： 高温 1.实验原理： 3Fe+4H2O==Fe3O4+4H2 2.实验目的：铁和水蒸气反应 3.实验仪器及药品：铁架台、酒精灯、自制 灯罩、具支试管、磁铁、自制起泡器、小毛 刷、自制起泡液、钥匙、纸槽、火柴、棉花 、铁粉、发泡剂
实验操作： （1）连接实验装置，检查装置气密性，添加药
品，用磁铁疏松铁粉。 （2）点燃酒精灯，加上灯罩，预热。 （3）实验进行1-2分钟，在支管口涂上发泡剂， 带产生气泡用起泡器持起气泡，移至酒精灯火 焰处，未听到爆鸣声。待实验进行4-5分钟左右， 再次重复（3）中操作则听到爆鸣声。用起泡器 持起气泡能在空中飘起！ （4） 先熄灭酒精灯，待硬质具支试管冷却后，取 少量黑色固体产物于试管中，再加入少量的盐酸 溶解，再加入一定量的KSCN溶液，溶液变红，则 证明该产物为四氧化三铁。
优 化 后 的 实 验 装 置
实验评价 1.装置简单，点燃单个气泡操作安全，试剂 用量少。 2.视觉、听觉现象明显，有利于启发学生从 感性认识上升到理性认识。
3.趣味性强，成功率高，便于教师演示实验 和学生分组实验。
不足之处请各位专家批评指正！
谢谢！