鐵吸氧腐蝕與析氫腐蝕的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

羅小艷 周均睿

摘 要：鐵的吸氧腐蝕演示實(shí)驗(yàn)，是人教版高中化學(xué)新教材《化學(xué)反應(yīng)原理》（選修4）課本中的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，由于所用鐵釘表面積較小、導(dǎo)管較粗，按照課本上的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，需要較長(zhǎng)的時(shí)間才能觀察到明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，不利于進(jìn)行課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)。鑒此，筆者對(duì)該實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)研究提出了新的改進(jìn)方法，不僅可以完成鐵的吸氧腐蝕，還可以完成鐵的析氫腐蝕，筆者采用橡膠隔板隔開的雙通管為主體的復(fù)合實(shí)驗(yàn)裝置在1～2 min內(nèi)同時(shí)完成鐵的吸氧腐蝕與析氫腐蝕。對(duì)比明顯，現(xiàn)象突出。

關(guān)鍵詞：橡膠隔板；雙通管；NaCl溶液；鐵粉；碳粉；CH3COOH溶液

一、 問(wèn)題提出

鐵的吸氧腐蝕演示實(shí)驗(yàn)，是人教版高中化學(xué)新教材《化學(xué)反應(yīng)原理》（選修4）課本中的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，而且鐵的吸氧腐蝕和析氫腐蝕作為原電池教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容，生活中常見的是鐵的吸氧腐蝕。由于所用鐵釘表面積較小、導(dǎo)管較粗，按照課本上的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，需要較長(zhǎng)的時(shí)間才能觀察到明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，不利于進(jìn)行課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)。鑒此，筆者對(duì)該實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)研究提出了新的改進(jìn)方法，不僅可以完成鐵的吸氧腐蝕，還可以完成鐵的析氫腐蝕，筆者采用橡膠隔板隔開的雙通管為主體的復(fù)合實(shí)驗(yàn)裝置在1～2min內(nèi)同時(shí)完成鐵的吸氧腐蝕與析氫腐蝕。進(jìn)行兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的對(duì)比，現(xiàn)象明顯，趣味性強(qiáng)，給學(xué)生留下了深刻的印象。

二、 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

（一） 實(shí)驗(yàn)用品

試劑：NaCl溶液、鐵粉、碳粉、CH3COOH溶液、滴有酚酞的水。

儀器：雙通管一個(gè)、橡膠隔板一個(gè)、單孔橡膠塞兩個(gè)、小試管兩個(gè)、導(dǎo)管兩個(gè)。

（二） 實(shí)驗(yàn)儀器裝置圖及組裝說(shuō)明

雙通管中間用橡膠隔板隔開，導(dǎo)管要短一些細(xì)一些，以便觀察到明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

（三） 實(shí)驗(yàn)步驟、現(xiàn)象及結(jié)論

1. 向鐵粉中加入少量碳粉，混合均勻，分別用飽和NaCl溶液和稀CH3COOH溶液潤(rùn)濕過(guò)（濕過(guò)，撒入雙通管的左右兩邊）。

2. 向兩只小試管中分別加入滴有酚酞的水。

3. 按圖所示連接好裝置，2 min左右可觀察到左邊滴有酚酞的水被吸入玻璃管中，A處變紅，說(shuō)明發(fā)生了吸氧腐蝕，讓學(xué)生分析其原理：鐵做負(fù)極，失去電子，F(xiàn)e-2e-Fe2+，在溶液中的氧氣得到電子生成O2-：O2+2H2O+4e-4OH-。Fe2++2OH-Fe（OH）2，F(xiàn)e（OH）2極不穩(wěn)定，在空氣中發(fā)生4Fe（OH）2+O2+2H2O4Fe（OH）3，F(xiàn)e（OH）3不穩(wěn)定，長(zhǎng)期放置后失水形成鐵銹。由于O2的消耗，雙通管左邊壓強(qiáng)變小，大氣壓將左端試管中滴有酚酞的水壓入試管中，導(dǎo)致A處出現(xiàn)紅色。右邊B處有氣泡產(chǎn)生，說(shuō)明發(fā)生了析氫腐蝕。原理：

鐵做負(fù)極，失去電子，F(xiàn)e-2e-Fe2+，在溶液中的H+得到電子發(fā)生：2H++2e-H2↑。

第一、使宏觀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與微觀的原理解釋一致，以實(shí)驗(yàn)提供的事實(shí)為支持，使學(xué)生對(duì)吸氧腐蝕使氧氣參與反應(yīng)的事實(shí)由抽象到直觀，促使學(xué)生對(duì)吸氧腐蝕、析氫腐蝕的本質(zhì)的認(rèn)識(shí)和理解，且印象深刻。此實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)解決了宏觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如何與微觀的原理解釋一致的問(wèn)題，有利于教師突破重點(diǎn)難點(diǎn)，創(chuàng)新該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，使教學(xué)效果達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。

第二、用自制的儀器，同時(shí)完成鐵的吸氧腐蝕與析氫腐蝕，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對(duì)比明顯，印象深刻，達(dá)到了預(yù)期效果。

第三、啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生的思維活動(dòng)，學(xué)生對(duì)吸氧腐蝕溶于水膜的氧氣得電子被還原感到難以理解，因?yàn)樗麄內(nèi)狈Ω行哉J(rèn)識(shí)，此實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)很自然地啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象去分析反應(yīng)原理，該實(shí)驗(yàn)的裝置設(shè)計(jì)能激活學(xué)生的新思維。

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作者簡(jiǎn)介：

羅小艷，周均睿，云南省曲靖市，云南曲靖一中。