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摘要：针对教材中一氧化碳还原氧化铁实验的不足以及梳理文献中吴晓颖等人对实验改进的不彻底，在此基础上进行了装置的改进，新装置把原有的W形管换为双球管，仪器容易获取且方便操作，同时反应发生时的多余CO通过球形干燥管后，再进入到双球管中继续反应，节约HCOOH的量且尾气CO进行重复利用，实现无害化处理，体现化学实验绿色、环保原则。

关键词：双球管；一氧化碳还原氧化铁；实验改进

一氧化碳还原氧化铁是初中人教版下册第八单元课题三的内容，在初中化学教学中有重要的地位。氧化还原反应是中学化学的重要知识点，通过对实验现象的观察，用宏观的现象变化感受微观的反应原理，符合初中学生的认知规律，同时对于学生后续知识的学习有铺垫作用。该还原反应中CO是一种有毒气体，实验中CO的泄露对师生健康有影响，对实验装置的气密性要求高。一氧化碳作为可燃性气体，纯度不高容易爆炸，从而使教师对于该实验教学多采用播放视频的方式进行处理，学生的动手与创新能力不能提高。本装置集反应发生、尾气处理于一体，降低了实验的危险性，学生能动手操作，使学生的知识学习趋于系统化。

一、问题的提出

课堂教学实验需要便于教学分析和研究，实验装置简单便于操作，同时符合绿色化学。人教版教材中的实验还原氧化铁现象明显，实验仪器与装置简单，但仍存在以下不足之处。

（1）一氧化碳需要提前制取，且储存一氧化碳的装置在中学化学课堂难以展开，不适合学生分组实验或教师的演示实验。

（2）实验过程可能会造成一氧化碳泄露，尾气中含有CO2过多会使其无法点燃，从而排放到空气中危害师生健康。

二、已有的改进

吴晓颖、王振、张明月对教材中的实验进行了改进[1]，如图1所示，改进后的装置集合了一氧化碳的制取，氧化铁的还原以及尾气的处理，密封性好，一体化的实验使学生系统的学习知识。但笔者在阅读文献后发现该装置仍有以下的不足之处。

（1）实验的W形管需要定制，对于初中教学的实施有一定的难度，且装置过于庞大不利于实验。

（2）热源采用加防风罩的普通酒精灯，温度难以稳定在 600 ℃以上的高温，会使产物不纯，且出现现象的加热时间过长。

（3）尾气处理时没有遵循绿色化学原则，不符合绿色化学的理念。

三、实验改进

（一）实验仪器与药品

仪器：5m l注射器、硬质双球管、试管1支、烧杯（250m l）、酒精喷灯1个、集气瓶（500m l）、球形干燥器1个、双孔橡胶塞2个、单孔橡胶塞3个、铁架台2个、导管若干、胶皮管干、胶头滴管1支、药匙1支

药品：甲酸、 98%浓硫酸、氧化铁粉末、澄清石灰水、 90 ℃热水、碱石灰

（二）实验原理

（三）实验步骤

（1）按图2所示连接仪器，集气瓶中装入澄清石灰水，快速按压注射器，若观察到集气瓶中有气泡则装置气密性良好。

（2）打开橡胶塞向双球管[2]的左右两球泡中分别加入4m l浓硫酸和少许氧化铁粉末，塞上橡胶塞，再往注射器中加入3 ml甲酸，球形干燥管中加入碱石灰。

（3）对浓硫酸进行90 ℃水浴加热后轻轻按压注射器，将甲酸逐滴滴加到浓硫酸中。

（4）当集气瓶中有均匀气泡冒出时，点燃酒精喷灯，先预热，后固定位置加热。

（5）当红棕色粉末全部变黑且澄清石灰水变浑浊时，继续加热2～3分钟后熄灭酒精喷灯。

（6）用磁铁吸引反应后的产物到浓硫酸端与其反应，反应结束后拆除实验装置并清洗实验用品。

四、实验改进创新之处

（1）装置的简化：用实验室的硬质双球管代替原本实验中的w形管，体现了操作实验中的简化原则。

（2）尾气的处理：对尾气进行重复利用，通过澄清石灰水吸收反应后以及装置中本身存在的CO2，剩下的CO与少量的水汽通过导管进入球形干燥器中，水汽被吸收则纯CO进入到体系中继续与氧化铁反应，实现CO的重复利用，对尾气进行无害化处理，体现了实验的绿色与环保原则。

参考文献

[1] 吴晓颖，王振，张明月.一氧化碳还原氧化铁实验的改进[J].化学教学，2020（03）：72-75.

[2] 孙书培，刘风梅，苗永涛.二氧化硫制取与性质实验的微型化设计[J].实验教学与仪器，2021，38（05）：40-41.