硫酸銅溶液和鐵釘的反應實驗改進

羅冰

【摘要】科學是一門實驗學科，但是，教材設計的實驗往往存在實驗材料的選取不順手，不恰當，實驗方案制定欠妥當、實驗操作難度大，簡單問題復雜化、實驗效果不明顯，偏差大等一些不盡人意的地方甚至是弊端的問題。因此，為增強實驗的有效性，便捷性，就要對存在瑕疵和弊端的實驗要進行大膽改進。本文針對教材中“硫酸銅溶液和鐵釘的反應”實驗設計存在的弊端，提出了自己的設計方案，展現改進后的諸多優點。

【關鍵詞】硫酸銅溶液;鐵絲;實驗改進;弊端;方便

為增強實驗的有效性，便捷性，就要創造性地、靈活地運用教材，對教材中存在瑕疵和弊端的實驗要進行深入探究，大膽改進。下面就來談談“硫酸銅溶液和鐵釘的反應”實驗改進。

一、實驗內容及原理

“硫酸銅溶液和鐵釘的反應”實驗是教科版六年級科學下冊的內容。硫酸銅溶液與鐵釘的反應是一種置換反應。把鐵釘浸入硫酸銅溶液后，會把銅置換出來，附著在鐵釘上，同時一部分鐵生成硫酸亞鐵。現象是：浸入溶液中的鐵釘表面有紅色的銅，藍色的溶液顏色會逐漸變淺。

二、教材中實驗設計

教材對“硫酸銅溶液和鐵釘的反應”實驗是這樣設計的：

1、配制一杯硫酸銅溶液;

2、用鑷子夾住鐵釘并將其一部分浸入硫酸銅溶液中;

3、觀察有什么現象產生;

4、過一會兒取出鐵釘，再觀察又有什么現象產生。

三、教材中實驗設計存在的弊端

教材對“硫酸銅溶液和鐵釘的反應”實驗設計，雖然能得到應有的實驗效果，但操作起來有諸多弊端：

1、鐵釘若是從商店剛買回來，外面涂的有油層，要用清潔劑除油，否則，實驗反應慢，浪費寶貴課堂時間，效果不明顯，液面有油斑。

2、若鐵釘是放置太久的，表面銹跡斑斑，要除銹。否則，反應慢，效果不明顯。另外，紅色的銅與紅褐色的鐵銹顏色對比不明顯，不易觀察顏色變化。除銹時，若鐵釘太小且有釘帽，不易用砂紙打磨;若換成大鐵釘仍要到商店購買，又增添了一份麻煩。

3、由于“硫酸銅溶液和鐵釘的反應”實驗需要一定的時間，才有明顯的效果。尤其是硫酸銅溶液的顏色變化，若反應時間在3-5分鐘，顏色基本沒什么變化，20分鐘或更長時間顏色才有明顯變化，因為時間太短反應不夠充分。若把此實驗放置1小時，顏色變淺現象就非常明顯了。所以學生長時間用鑷子夾住鐵釘會手發酸，有些累。若夾不緊，鐵釘還容易掉進硫酸銅溶液中，用鑷子撈取，硫酸銅溶液還容易腐蝕鑷子。

4、用杯子配制硫酸銅溶液，由于杯子太大，配制成符合條件的硫酸銅溶液需要的硫酸銅量較大，造成藥劑浪費。

四、實驗改進

鑒于教材設計的諸多弊端，我在深挖教材，研讀課標的基礎上，本著選材容易，用最便捷的方法達到相同的實驗目標的目的，對“硫酸銅溶液和鐵釘的反應實驗”進行了大膽改進：

1、把“鐵釘”換成了“20cm長的鐵絲”;

2、把1個杯子換成了2個15×150mm的試管;每個試管裝入15ml硫酸銅溶液，一試管用來實驗，另一試管用來對比實驗后的顏色變化;

3、每組增加了1塊銅片，用來與鐵絲上附著物的顏色對比;

4、每組增加了1個燒杯，用來放置鐵絲、銅片、吸水紙。

5、每組增加了1個試管架，用來放置對比溶液、進行實驗操作;

改進后的實驗操作如下：

1、根據實驗組數，配制一定數量，一定濃度的硫酸銅溶液，每個試管裝入15ml溶液，置入試管架中，觀察溶液顏色;

2、燒杯中取出鐵絲，觀察鐵絲的顏色;

3、將鐵絲插入其中一個盛有硫酸銅溶液試管中;

4、觀察浸入硫酸銅溶液中的鐵絲部分的變化;

5、把鐵絲外的附著物與銅片對比分析;

6、觀察硫酸銅溶液顏色有無變化。

五、實驗改進后的優點

硫酸銅溶液和鐵釘反應實驗改進后有如下優點：

1、實驗效果明顯，觀察方便。當把一部分鐵絲浸入硫酸銅溶液的瞬間，灰白色的鐵絲就立即變暗，3分鐘后，鐵絲上便明顯均勻地附著紅色的銅。由于試管壁薄，透明性好，從試管外便能清晰看到鐵絲表面的變化。試管底部小，從鐵絲上脫落的銅沉淀集中在底部，也很易觀察到。

2、取材方便。鐵絲，生活周圍到處可見，每年學校維護改建都會購一定的鐵絲。建筑工地完工后，也常丟下零星的鐵絲。

3、可多次重復使用。實驗后的鐵絲用吸水紙擦去表面附著的銅，沖洗干凈、晾干、妥善保存，下次還可繼續用。不用再為尋找實驗材料費心費時。

4、學生操作方便。實驗操作可直接在試管架上進行。操作時，學生可手拿鐵絲，讓其一部分浸入試管中的硫酸銅溶液中，也可直接把鐵絲放入硫酸銅溶液中。這樣，無論實驗操作多久，學生都不會手發酸，感覺累，也不存在鑷子被腐蝕情況。

5、對比明顯。每組準備了一塊銅片 ，便于和鐵絲上附著的銅對比。由于鐵絲參與了實驗，鐵銹與銅的顏色接近，學生根據生活經驗很容易把鐵絲外附著的銅誤認為是鐵銹，有了銅塊的對比，加上老師的適當引導，學生便能認知鐵絲外附著的物質是銅而不是鐵銹。每組準備了2個裝有15ml硫酸銅溶液的試管，便于實驗反應15分鐘后，參與反應與沒參與反應溶液顏色的對比。

6、節省藥劑。由于試管容積小，裝入的硫酸銅溶液適量，足夠實驗所需，不會造成藥劑的浪費和過量。用于對比的硫酸銅溶液，待全部班級實驗完畢，收集起來，蒸發掉水分，還可重新回收硫酸銅。

7、清除反應物方便、安全。實驗結束后，只需用吸水紙反復擦拭幾次就把鐵絲外附著的銅擦掉了。而鐵釘如果下次再用，就要在實驗結束時，擦掉外面附著的銅。用鑷子夾住鐵釘擦，很不容易夾牢，所以擦起來很不方便。由于硫酸銅溶液有毒，又不能用手拿著擦，即使戴上橡膠手套擦，礙于釘帽的存在，擦起來也很方便。

8、實驗物品取放方便。每組都有1個燒杯。實驗前，可放置鐵絲、銅片、吸水紙;實驗后，可放回擦拭鐵絲的吸水紙、用后的鐵絲、銅片。避免桌面零亂受浸染。同時，還可以使學生養成每次實驗后整理實驗物品，清理桌面的習慣。