铁与水蒸气反应实验的改进

1、问题的提出：问题的提出：高中化学必修（高中化学必修（1）人教版（）人教版（2007 年年 3月第月第3 版，以下简称教科书）第版，以下简称教科书）第 50 页第三章金属页第三章金属及其化合物，为了研究金属与酸和水的反应及其化合物，为了研究金属与酸和水的反应相关知识，指导学生探究铁能否与水蒸气反相关知识，指导学生探究铁能否与水蒸气反应，教科书中以科学探究的形式出现铁粉与应，教科书中以科学探究的形式出现铁粉与水蒸气反应的简单实验装置。水蒸气反应的简单实验装置。教科书中采用湿棉花作为水蒸气源，用酒精灯加教科书中采用湿棉花作为水蒸气源，用酒精灯加热还原铁粉，看上去该实验的可操作性强。事实上，我热还原铁

2、粉，看上去该实验的可操作性强。事实上，我们在课堂演示实验之后发现，用该装置做实验，成功率们在课堂演示实验之后发现，用该装置做实验，成功率低，现象不明显。这是由于棉花的着火点低，集中对其低，现象不明显。这是由于棉花的着火点低，集中对其加热会有燃烧的可能；二是加热湿棉花时，湿棉花中的加热会有燃烧的可能；二是加热湿棉花时，湿棉花中的水分易挥发。查阅资料得知，铁与水蒸气反应的温度为水分易挥发。查阅资料得知，铁与水蒸气反应的温度为1173K，而，而水的沸点为水的沸点为373K，远远低于该实验所需的反应温度。因此，当铁粉，远远低于该实验所需的反应温度。因此，当铁粉达到反应温度时，湿棉花中的水分很可能早已挥

3、发了。达到反应温度时，湿棉花中的水分很可能早已挥发了。实验的改进：实验的改进： 对照上面所述的实验缺陷，要想使该实验对照上面所述的实验缺陷，要想使该实验效果明显，关键在于水蒸气的制得。在实验探效果明显，关键在于水蒸气的制得。在实验探索中，起初考虑加热装有水的大试管或烧瓶，索中，起初考虑加热装有水的大试管或烧瓶，以提供持续稳定的水蒸气流，但由于产生的水以提供持续稳定的水蒸气流，但由于产生的水蒸气过多，气流较大，易导致试管炸裂，且产蒸气过多，气流较大，易导致试管炸裂，且产生的氢气浓度下降，现象很不明显。针对以上生的氢气浓度下降，现象很不明显。针对以上问题，想到了用固问题，想到了用固固加热的实验装置

4、，即用固加热的实验装置，即用一种在加热条件下能产生或提供持续水蒸气流一种在加热条件下能产生或提供持续水蒸气流的固体与铁粉混合，由固体受热提供水蒸气再的固体与铁粉混合，由固体受热提供水蒸气再与铁粉反应。这种载体要求吸水性能要好。与铁粉反应。这种载体要求吸水性能要好。粗孔硅胶颗粒粗孔硅胶颗粒（C 型硅胶） 一种高活性吸附材料，（吸水量：块状一种高活性吸附材料，（吸水量：块状76%，球状，球状85%，微球状，微球状90%）属非晶态物）属非晶态物质，其化学分子质，其化学分子mSiO2nH2O。不溶于水和任何。不溶于水和任何溶剂，无毒无味，化学性质稳定。粗孔硅胶的溶剂，无毒无味，化学性质稳定。粗孔硅胶的

5、化学组分和物理结构，决定了它具有许多特点：化学组分和物理结构，决定了它具有许多特点：吸附性能高、热稳定性好、化学性质稳定、有吸附性能高、热稳定性好、化学性质稳定、有较高的机械强度等。加热到较高的机械强度等。加热到100以上还可以以上还可以稳定住水分。而且，浸泡过的硅胶颗粒在高温稳定住水分。而且，浸泡过的硅胶颗粒在高温下产生的水蒸气，能不断与敷在表面的铁粉充下产生的水蒸气，能不断与敷在表面的铁粉充分接触反应产生氢气。这样改进后的实验反应分接触反应产生氢气。这样改进后的实验反应速率快，效果显著。速率快，效果显著。做实验：做实验：（1）实验仪器及药品）实验仪器及药品 酒精灯、铁架台（带铁夹）、热水、还原铁粉、硅胶颗粒、大试管、肥皂水、导管、烧杯（2）实验装置图）实验装置图（3）实验步骤与现象）实验步骤与现象将硅胶颗粒放入烧杯中，用热水浸润（若能提前一天将硅胶颗粒放入水中浸泡，效果会更好）。待实验时再捞出10 颗湿润后的硅胶颗粒与干燥的大约 12g 还原铁粉混合，然后轻轻放入硬质玻璃试管底部。搭建图1 所示的装置，直接用酒精灯对