对铁粉与硫粉发生反应的再改进

摘要

人教版高中化学必修第二册实验活动5中有“铁粉与硫粉的反应”实验，因其具有一定的典型性，故受到化学教师的广泛关注。在借鉴其他文献成果基础上，结合实际教学经验对该实验进行富有启发性的改进。即：在玻璃棒的一端以缠绕铁丝的方式代替玻璃棒直接受热，就能更快、更好地集中热量，从而引发反应。从实验效果看，改进后的实验装置具有以下特点：结构简单，贴近教材原实验；操作方便，成功率达到100%，教学效果好；丰富了教学内容，开阔了学生的视野，强化了对学生化学核心素养的培养。

关键词

铁粉与硫粉 / 改进 / 核心素养

“铁粉与硫粉的反应”是人教版高中化学必修第二册“实验活动5　不同价态含硫物质的转化”中的一个实验，部分原文为“将0.5 g硫粉、1.0 g铁粉均匀混合，放在石棉网上堆成条状，用灼热的玻璃棒触及混合物的一端。”^［1］笔者在进行该实验操作时发现，玻璃棒灼热状态不好判断，如温度不够高很难发生反应，需要操作几次才能成功，导致部分师生对该实验放弃操作。笔者认为，这既不利于发挥实验在教学中的重要作用，也不利于学生对知识的理解与掌握，更不利于培养学生探究实验的好奇心及激发学生的创新思维。因此，笔者结合已有研究成果，以及自身的教学经验，对该实验进行有针对性的改进，取得了不错的教学效果。

1 从相关实验得到启发

笔者在前人研究的基础上，努力寻找适合自身的实验研究成果。例如：周勇等^［2］对铁粉与硫粉的最佳比例、冷却方式进行了探讨；为了能够让反应顺利进行，不管是在小试管中，还是在自制泡状试管中，邓懿^［3］都亲自进行了实践。笔者在中国知网上查阅相关文献资料，并对部分文献中提到的“铁粉与硫粉的反应”改进实验进行了分析，归纳为如表1所示的对比分析结果。

从表1的内容可以看出，为了实验的顺利进行，提高对实验的感性认识或减少该实验造成的空气污染，很多教师进行了认真的探究，也取得了一系列实验成果。但也不难发现存在以下问题。

（1） 教材实验的简单操作升级为复杂化操作。

（2） 教材编排该实验的要求是“能观察并如实记录实验现象和数据，侧重实验操作和验证”，但已有改进实验的现象不明显。

因此，笔者认为有必要进一步研究和改进该实验，一方面契合教学目标，提升学生的实验探究能力，另一方面发展学生的证据推理素养。

2 设计理念

根据“铁粉与硫粉的反应”实验所需的条件，以及教学大纲中对该实验的具体要求，将设计的重点放在以下4个方面。

（1） 可见度高，易于观察实验现象。

（2） 能够把握玻璃棒的加热时间，提高实验效率。

（3） 实验装置简单，操作方便，具有科学性、可操作性和实用性。

（4） 尽量贴近教材原实验。

3 实验改进

3.1 改进方案

根据设计理念，笔者在多次试验的基础上，最终设计出了以下实验方案。

（1） 依旧采用石棉网作为反应载体，不仅可以增强实验的可见度，也方便师生操作和观察反应发生的全过程。

（2） 在玻璃棒的一端缠绕铁丝，根据铁丝的红热状态判断温度的高低，可以大大提高实验成功率。

（3） 在遵循教材原实验的前提下，在玻璃棒上缠绕几圈铁丝，更容易达成教学目标。

3.2 实验材料

研钵、玻璃棒、石棉网、火柴、酒精灯、细铁丝、还原铁粉、硫粉、托盘天平、称量纸。

3.3 实验过程

（1） 用托盘天平准确称量铁粉和硫粉，将两者盛于研钵中，小心研磨混合后倒于石棉网上堆成条状。

（2） 玻璃棒的一端缠绕5～6圈的双层铁丝，将其置于酒精灯上加热。

（3） 当缠绕的铁丝呈红热状态时，立即与混合粉末接触，不移动玻璃棒，直至反应结束。在这一过程中，可以观察到混合物在5～7 s内发生红热，接着剧烈燃烧。

（4） 反应结束后提起玻璃棒，可见“条状”黑色物质。

3.4 注意事项

（1） 药品要小心研碎，混合均匀。

（2） 硫粉、铁粉要干燥，未变质。

（3） 铁丝要缠绕双层，以便更好地受热和集中热量。

（4） 在反应开始时，不能移动玻璃棒，以便热量的聚集与传递。

（5） 在反应过程中，有少量SO₂产生，需要注意通风。

3.5 改进优点

（1） 实验改进既符合改进的基本原则，也契合教学大纲的要求，体现了科学性、实用性和可操作性的特点。

（2） 实验简单、现象明显、可操作性强。但也要注意，因该实验需在实验室中进行，实验时建议佩戴口罩。

4 结语

化学实验的基本原则之一是简约化，将简单实验复杂化是不可取的。作为一线教师，我们应从小实验开始，潜移默化地培养学生的实验观察能力、实验设计能力。对该实验的再改进证明，改进不仅能开阔学生的视野，更能提高教学质量，达成培养学生化学学科素养的教学目标。因此，利用有限的实验资源改进实验时，除了借鉴前人的成果外，也应对前人的方法提出疑问，并结合自身教学经验和学校具体条件进行改进和优化。换言之，实验的“改进”不在于“大改”，而在于改得有意义、富有启发性。

参考文献

[1] 王晶，郑长龙.普通高中教科书化学必修第二册［M］.北京：人民教育出版社，2019.

[2] 周勇，赵军霞.对铁与硫反应实验的探讨［J］.化学教育，2011，32（02）：59，63.

[3] 邓懿.对铁与硫反应实验的探究［J］.实验教学与仪器，2012，33（04）：37-38.

[4] 王培明，徐宝刚，齐俊林.铁与硫反应实验的创新设计［J］.实验教学与仪器，2019，36（01）：36-37.

[5] 董克村，郑晓婉.铁粉与硫黄反应实验的改进［J］.化学教与学，2021（10）：95-97.

[6] 杨丽娟，张丽敏.铁与硫反应实验的新设计［J］.化学教学，2022（04）：84-86.

[7] 王建芬，齐俊林.激光笔照射引发铁与硫反应的实验设计［J］.化学教学，2016（07）：54-56.

基金资助

广东省中小学“百千万人才培养工程”专项科研项目“高中化学实验对培养学生高阶思维的实践研究”(BQW2024TGL023)