铁吸氧腐蚀与析氢腐蚀的实验改进

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　　摘 要：铁的吸氧腐蚀演示实验，是人教版高中化学新教材《化学反应原理》（选修4）课本中的一个实验，由于所用铁钉表面积较小、导管较粗，按照课本上的方法进行实验，需要较长的时间才能观察到明显的实验现象，不利于进行课堂实验教学。鉴此，笔者对该实验经过研究提出了新的改进方法，不仅可以完成铁的吸氧腐蚀，还可以完成铁的析氢腐蚀，笔者采用橡胶隔板隔开的双通管为主体的复合实验装置在1～2 min内同时完成铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀。对比明显，现象突出。
　　关键词：橡胶隔板；双通管；NaCl溶液；铁粉；碳粉；CH3COOH溶液
　　一、 问题提出
　　铁的吸氧腐蚀演示实验，是人教版高中化学新教材《化学反应原理》（选修4）课本中的一个实验，而且铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀作为原电池教学的重点内容，生活中常见的是铁的吸氧腐蚀。由于所用铁钉表面积较小、导管较粗，按照课本上的方法进行实验，需要较长的时间才能观察到明显的实验现象，不利于进行课堂实验教学。鉴此，笔者对该实验经过研究提出了新的改进方法，不仅可以完成铁的吸氧腐蚀，还可以完成铁的析氢腐蚀，笔者采用橡胶隔板隔开的双通管为主体的复合实验装置在1～2min内同时完成铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀。进行两个实验的对比，现象明显，趣味性强，给学生留下了深刻的印象。
　　二、 实验过程
　　（一） 实验用品
　　试剂：NaCl溶液、铁粉、碳粉、CH3COOH溶液、滴有酚酞的水。
　　仪器：双通管一个、橡胶隔板一个、单孔橡胶塞两个、小试管两个、导管两个。
　　（二） 实验仪器装置图及组装说明
　　双通管中间用橡胶隔板隔开，导管要短一些细一些，以便观察到明显的实验现象。
　　（三） 实验步骤、现象及结论
　　1. 向铁粉中加入少量碳粉，混合均匀，分别用饱和NaCl溶液和稀CH3COOH溶液润湿过（湿过，撒入双通管的左右两边）。
　　2. 向两只小试管中分别加入滴有酚酞的水。
　　3. 按图所示连接好装置，2 min左右可观察到左边滴有酚酞的水被吸入玻璃管中，A处变红，说明发生了吸氧腐蚀，让学生分析其原理：铁做负极，失去电子，Fe-2e-Fe2+，在溶液中的氧气得到电子生成O2-：O2+2H2O+4e-4OH-。Fe2++2OH-Fe（OH）2，Fe（OH）2极不稳定，在空气中发生4Fe（OH）2+O2+2H2O4Fe（OH）3，Fe（OH）3不稳定，长期放置后失水形成铁锈。由于O2的消耗，双通管左边压强变小，大气压将左端试管中滴有酚酞的水压入试管中，导致A处出现红色。右边B处有气泡产生，说明发生了析氢腐蚀。原理：
　　铁做负极，失去电子，Fe-2e-Fe2+，在溶液中的H+得到电子发生：2H++2e-H2↑。
　　第一、使宏观实验现象与微观的原理解釋一致，以实验提供的事实为支持，使学生对吸氧腐蚀使氧气参与反应的事实由抽象到直观，促使学生对吸氧腐蚀、析氢腐蚀的本质的认识和理解，且印象深刻。此实验的设计解决了宏观的实验现象如何与微观的原理解释一致的问题，有利于教师突破重点难点，创新该实验的设计，使教学效果达到预期的目标。
　　第二、用自制的仪器，同时完成铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀，实验现象对比明显，印象深刻，达到了预期效果。
　　第三、启发引导学生的思维活动，学生对吸氧腐蚀溶于水膜的氧气得电子被还原感到难以理解，因为他们缺乏感性认识，此实验的设计很自然地启发引导学生由实验现象去分析反应原理，该实验的装置设计能激活学生的新思维。
　　参考文献：
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　　[3]廖可珍，聂海林.吸氧腐蚀与析氢腐蚀实验的研究[J].化学教育，1987（3）.
　　[4]江军.基于原理解读的铁的吸氧腐蚀实验再设计[J].化学教育，2015（15）.
　　[5]王祖浩.化学反应原理.第4版[M].南京：江苏教育出版社，2009.
　　作者简介：
　　罗小艳，周均睿，云南省曲靖市，云南曲靖一中。
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