鐵與水蒸氣反應(yīng)的研究

在人教社舊版高中化學(xué)教科書(必修加選修)第二冊(cè)和新版高中化學(xué)教科書必修1中都有鐵與水蒸氣的反應(yīng)，但有些教師在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)該實(shí)驗(yàn)很難成功。為解決這一問(wèn)題，有教師做了以下改進(jìn)。

改進(jìn)方案一［1］

如實(shí)驗(yàn)裝置圖1：

M：高溫煅燒后的紅磚粉末、粉筆碎屑或粉末、泡沫塑料、河沙、Mg(OH)2、Ca(OH)2

實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)：該實(shí)驗(yàn)中用Mg(OH)2作為水蒸氣源，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯。原因是水蒸氣太少，只看見試管前端有液珠生成。

改進(jìn)方案二［2］

實(shí)驗(yàn)裝置圖2：

實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)：該實(shí)驗(yàn)所需儀器容積較小，使用玻璃管彎制而成，達(dá)到微型的效果。但是在實(shí)驗(yàn)中我們發(fā)現(xiàn)，水在沸騰之后極易沖進(jìn)反應(yīng)物所在的部位，等不到反應(yīng)現(xiàn)象出現(xiàn)玻璃管就炸裂；另外，玻璃管比較小不好裝藥品。

改進(jìn)方案三

我們?cè)O(shè)計(jì)了如圖3的實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)。

實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）按圖3連接好裝置，檢查裝置的氣密性后，加入藥品（A為碎瓷片）。（2）先用酒精燈給鐵粉加熱一會(huì)兒。（3）再用酒精燈給水加熱，將導(dǎo)氣管口浸入到洗潔精溶液中并觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。（4）用燃著的火柴點(diǎn)燃洗潔精溶液泡。（5）用導(dǎo)氣管口蘸取洗潔精溶液后，舉起導(dǎo)氣管，將產(chǎn)生的氣泡甩掉。（6）實(shí)驗(yàn)完成后，先熄滅右邊的酒精燈，再熄滅左邊的酒精燈。

實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)：本實(shí)驗(yàn)利用長(zhǎng)導(dǎo)管伸到試管底部，其導(dǎo)管在鐵粉的上方得以進(jìn)一步加熱，水蒸氣不至于冷凝下來(lái)而不能與鐵粉反應(yīng)。在支管試管口有大量的水珠，氣泡能點(diǎn)燃，伴隨“噗”的聲音，

甩出去的氣泡不能上升，其原因是水蒸氣太多，要是想讓氣泡能夠上升可加以干燥。

實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)用酒精燈加熱，沒(méi)有安全隱患，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，成功率高。

討論：該實(shí)驗(yàn)不易成功是不是酒精燈的火焰溫度不夠高所致？

根據(jù)反應(yīng)方程式： 3Fe＋4H2O1173KFe3O4＋4 H2↑和Fe＋H2O843K FeO＋H2↑，可判斷

用酒精燈加熱和用噴燈加熱都有氫氣生成，只是鐵的氧化產(chǎn)物不同，說(shuō)明酒精燈的火焰溫度不是影響實(shí)驗(yàn)成功的主要因素。我們認(rèn)為，可能是水蒸氣的量影響實(shí)驗(yàn)的成敗，此問(wèn)題可以進(jìn)一步探討。

參考文獻(xiàn)

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(責(zé)任編輯 廖銀燕）

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文