舒有良
（曲靖市第一中学 云南 曲靖 655000）
摘要：探究铁与水蒸气的反应，通常是通过验纯、或者点燃检验该反应是否有氢气产生。实验中常会因为加热一段时间后铁粉表面板结、水蒸气不足，导致反应时产生的氢气量少、不稳定，很难达到预期效果。因此，改进实验把铁与水蒸气反应的装置和氢气还原氧化铜装置相组合，探寻氢气的多样化检验方法，寻求更直观的实验现象。
关键词：实验改进；氢气检验；实验现象；创新
一、实验背景
“铁与水蒸气反应”是一个经典实验，随着教材多次改版，但该实验一直以不同的“形式”存在。在新《人教版 化学 必修 第一册》中，“铁与水蒸气反应”作为“思考与讨论”出现，并要求学生“根据实验现象，分析可能的生成物”[1]。
铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，实验的重点是验证产生的气体是否是氢气。在常压下，当达到反应温度时很难有足量的水蒸气与铁粉反应，导致对氢气的检验也困难重重[2]。经多次实验，把对氢气的检验和氢气还原氧化铜相结合，把氧化铜加水搅拌成糊状涂抹在试管内壁上，少量的氢气就能把氧化铜还原[3]。试验中，被加热的部分，黑色的氧化铜变成砖红色的铜，未被加热的部分依然是黑色，实验现象明显。
二、 实验原理
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三、实验用品
仪器：铁架台、升降台、硬质试管、带活塞导气管、小烧杯、滴管、药匙、玻璃棒、易拉罐、火柴、木条、棉签
药品：铁粉、氢氧化钙、氧化铜、蒸馏水、泡泡液
四、 实验装置
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五、 实验步骤和现象
1.用易拉罐制作防风罩，以提高酒精灯的火焰温度。
2.检查装置气密性。
3.装药品。先在试管底部装入2g氢氧化钙，让氢氧化钙尽量堆积在一起，可以延长水蒸气的产生时间。取2g铁粉平铺在试管中，注意与氢氧化钙隔开。再取一小勺氧化铜放入小烧杯中，滴加几滴蒸馏水用玻璃棒搅拌成糊状，然后均匀涂抹在离铁粉1cm处的试管内壁上。
4.按图组装好实验装置
5.加热。先给试管预热，加热顺序为：先给铁粉加热，大概20秒后再给氢氧化钙加热。
6.气体的检验。
方法一，将导气管伸入泡泡液，当有大量气泡冒出时，用燃烧的木条伸向气泡，能听到明显的爆鸣声。
方法二，把棉签用泡泡液润湿后在导气管口先抹一下，让导气管吹泡泡，然后再抹一下将泡泡引到棉签上，再将产生的气泡移向酒精灯进行检验。气泡在燃烧的瞬间能看到淡蓝色的火焰，若用橙色做背景，则火焰颜色更明显。气泡会不断产生，可以重复观看。
方法三，经方法一或二后，对试管上涂抹过氧化铜的部分进行加热（需预热），然后看黑色氧化铜是否变色。实验结束时，能明显看到被直接加热的氧化铜涂层变成砖红色，试管上部未被直接加热的氧化铜仍是黑色。
六、 实验优点
1.实现反应仪器一体化，操作简便。
2.对氢气的检验可以微型化（只需要一个气泡即可，也能听到气泡的爆鸣声），由于氧化铜的量极少（试管内壁薄薄的一层糊状物），试管内的氢气就能将氧化铜还原，实验结束能在试管壁上看到砖红色物质，效果明显。
3.改进后的实验可以从“验纯——燃烧——还原性”等多个方面对氢气进行检验。
4.用易拉罐制作防风罩，能明显提高酒精灯温度，同时能体现环保节约的理念。
七、小结
铁与水蒸气反应中氢气的多样化检验设计，符合课程的章节安排。实验中铁与水蒸气反应的重点是对氢气的检验，氢气还原氧化铜是九年级的内容，相似的“反应条件”为两个实验的组合提供了可能，同时，两个实验的组合是对所学知识的运用。把氧化铜涂抹在试管上是受“焰色反应”中“蘸取溶液”启发，凸显在不影响实验效果的前提下“节约药品”。“把导气管吹出的气泡引到棉签上，对单个气泡的检验”，体现的是一种“微型实验”的理念。
参考文献：
[1]王晶等.普通高中教科书化学必修第一册[M].北京：人民教育出版社，2019:66.
[2]王晶等.普通高中课程标准实验教科书化学1必修[M].北京：人民教育出版社，2004:50.
[3]王晶，郑长龙主编.义务教育教科书化学（九年级上册）[M].北京：人民教育出版社，2012:97.