硫酸铜溶液和铁钉的反应实验改进

罗冰

【摘要】科学是一门实验学科，但是，教材设计的实验往往存在实验材料的选取不顺手，不恰当，实验方案制定欠妥当、实验操作难度大，简单问题复杂化、实验效果不明显，偏差大等一些不尽人意的地方甚至是弊端的问题。因此，为增强实验的有效性，便捷性，就要对存在瑕疵和弊端的实验要进行大胆改进。本文针对教材中“硫酸铜溶液和铁钉的反应”实验设计存在的弊端，提出了自己的设计方案，展现改进后的诸多优点。

【关键词】硫酸铜溶液;铁丝;实验改进;弊端;方便

为增强實验的有效性，便捷性，就要创造性地、灵活地运用教材，对教材中存在瑕疵和弊端的实验要进行深入探究，大胆改进。下面就来谈谈“硫酸铜溶液和铁钉的反应”实验改进。

一、实验内容及原理

“硫酸铜溶液和铁钉的反应”实验是教科版六年级科学下册的内容。硫酸铜溶液与铁钉的反应是一种置换反应。把铁钉浸入硫酸铜溶液后，会把铜置换出来，附着在铁钉上，同时一部分铁生成硫酸亚铁。现象是：浸入溶液中的铁钉表面有红色的铜，蓝色的溶液颜色会逐渐变浅。

二、教材中实验设计

教材对“硫酸铜溶液和铁钉的反应”实验是这样设计的：

1、配制一杯硫酸铜溶液;

2、用镊子夹住铁钉并将其一部分浸入硫酸铜溶液中;

3、观察有什么现象产生;

4、过一会儿取出铁钉，再观察又有什么现象产生。

三、教材中实验设计存在的弊端

教材对“硫酸铜溶液和铁钉的反应”实验设计，虽然能得到应有的实验效果，但操作起来有诸多弊端：

1、铁钉若是从商店刚买回来，外面涂的有油层，要用清洁剂除油，否则，实验反应慢，浪费宝贵课堂时间，效果不明显，液面有油斑。

2、若铁钉是放置太久的，表面锈迹斑斑，要除锈。否则，反应慢，效果不明显。另外，红色的铜与红褐色的铁锈颜色对比不明显，不易观察颜色变化。除锈时，若铁钉太小且有钉帽，不易用砂纸打磨;若换成大铁钉仍要到商店购买，又增添了一份麻烦。

3、由于“硫酸铜溶液和铁钉的反应”实验需要一定的时间，才有明显的效果。尤其是硫酸铜溶液的颜色变化，若反应时间在3-5分钟，颜色基本没什么变化，20分钟或更长时间颜色才有明显变化，因为时间太短反应不够充分。若把此实验放置1小时，颜色变浅现象就非常明显了。所以学生长时间用镊子夹住铁钉会手发酸，有些累。若夹不紧，铁钉还容易掉进硫酸铜溶液中，用镊子捞取，硫酸铜溶液还容易腐蚀镊子。

4、用杯子配制硫酸铜溶液，由于杯子太大，配制成符合条件的硫酸铜溶液需要的硫酸铜量较大，造成药剂浪费。

四、实验改进

鉴于教材设计的诸多弊端，我在深挖教材，研读课标的基础上，本着选材容易，用最便捷的方法达到相同的实验目标的目的，对“硫酸铜溶液和铁钉的反应实验”进行了大胆改进：

1、把“铁钉”换成了“20cm长的铁丝”;

2、把1个杯子换成了2个15×150mm的试管;每个试管装入15ml硫酸铜溶液，一试管用来实验，另一试管用来对比实验后的颜色变化;

3、每组增加了1块铜片，用来与铁丝上附着物的颜色对比;

4、每组增加了1个烧杯，用来放置铁丝、铜片、吸水纸。

5、每组增加了1个试管架，用来放置对比溶液、进行实验操作;

改进后的实验操作如下：

1、根据实验组数，配制一定数量，一定浓度的硫酸铜溶液，每个试管装入15ml溶液，置入试管架中，观察溶液颜色;

2、烧杯中取出铁丝，观察铁丝的颜色;

3、将铁丝插入其中一个盛有硫酸铜溶液试管中;

4、观察浸入硫酸铜溶液中的铁丝部分的变化;

5、把铁丝外的附着物与铜片对比分析;

6、观察硫酸铜溶液颜色有无变化。

五、实验改进后的优点

硫酸铜溶液和铁钉反应实验改进后有如下优点：

1、实验效果明显，观察方便。当把一部分铁丝浸入硫酸铜溶液的瞬间，灰白色的铁丝就立即变暗，3分钟后，铁丝上便明显均匀地附着红色的铜。由于试管壁薄，透明性好，从试管外便能清晰看到铁丝表面的变化。试管底部小，从铁丝上脱落的铜沉淀集中在底部，也很易观察到。

2、取材方便。铁丝，生活周围到处可见，每年学校维护改建都会购一定的铁丝。建筑工地完工后，也常丢下零星的铁丝。

3、可多次重复使用。实验后的铁丝用吸水纸擦去表面附着的铜，冲洗干净、晾干、妥善保存，下次还可继续用。不用再为寻找实验材料费心费时。

4、学生操作方便。实验操作可直接在试管架上进行。操作时，学生可手拿铁丝，让其一部分浸入试管中的硫酸铜溶液中，也可直接把铁丝放入硫酸铜溶液中。这样，无论实验操作多久，学生都不会手发酸，感觉累，也不存在镊子被腐蚀情况。

5、对比明显。每组准备了一块铜片 ，便于和铁丝上附着的铜对比。由于铁丝参与了实验，铁锈与铜的颜色接近，学生根据生活经验很容易把铁丝外附着的铜误认为是铁锈，有了铜块的对比，加上老师的适当引导，学生便能认知铁丝外附着的物质是铜而不是铁锈。每组准备了2个装有15ml硫酸铜溶液的试管，便于实验反应15分钟后，参与反应与没参与反应溶液颜色的对比。

6、节省药剂。由于试管容积小，装入的硫酸铜溶液适量，足够实验所需，不会造成药剂的浪费和过量。用于对比的硫酸铜溶液，待全部班级实验完毕，收集起来，蒸发掉水分，还可重新回收硫酸铜。

7、清除反应物方便、安全。实验结束后，只需用吸水纸反复擦拭几次就把铁丝外附着的铜擦掉了。而铁钉如果下次再用，就要在实验结束时，擦掉外面附着的铜。用镊子夹住铁钉擦，很不容易夹牢，所以擦起来很不方便。由于硫酸铜溶液有毒，又不能用手拿着擦，即使戴上橡胶手套擦，碍于钉帽的存在，擦起来也很方便。

8、实验物品取放方便。每组都有1个烧杯。实验前，可放置铁丝、铜片、吸水纸;实验后，可放回擦拭铁丝的吸水纸、用后的铁丝、铜片。避免桌面零乱受浸染。同时，还可以使学生养成每次实验后整理实验物品，清理桌面的习惯。