钢铁吸氧腐蚀的实验
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钢铁吸氧腐蚀正极反应
《钢铁吸氧腐蚀正极反应》
钢铁作为一种常见的金属材料,在不少行业中都有广泛的应用。
然而,钢铁在特定环境下容易发生腐蚀现象,其中的一个重要原因就是钢铁吸氧腐蚀正极反应。
本文将介绍钢铁吸氧腐蚀正极反应的基本原理和其对钢铁腐蚀的影响。
钢铁吸氧腐蚀正极反应是指在氧气存在的情况下,钢铁表面发生的一种电化学反应。
具体来说,当钢铁与氧气相接触时,钢铁表面的铁离子会与氧气中的电子结合,形成氧化铁(Fe2O3)。
这个反应过程可以表示为:
4Fe + 3O2 -> 2Fe2O3
这个反应同时也是钢铁的腐蚀过程中的正极反应。
在这个反应中,钢铁失去电子成为正离子,进而与环境中的其他物质发生电化学反应,导致钢铁的腐蚀和破坏。
钢铁吸氧腐蚀正极反应对钢铁的腐蚀速率有着很大的影响。
事实上,氧气是钢铁腐蚀的主要原因之一。
当钢铁表面存在氧气时,这个正极反应会不断进行,使得钢铁的腐蚀速率加快。
特别是在湿润的环境中,钢铁表面的氧气含量较高,因此钢铁的腐蚀现象也更加明显。
为了防止钢铁的吸氧腐蚀正极反应,可以采取多种方法。
其中一种常见的方法就是涂层保护。
通过在钢铁表面涂上一层能够隔绝氧气的保护层,可以有效地减缓钢铁的腐蚀速度。
此外,也可以通过使用带有抗腐蚀性能的合金材料来替代纯钢铁,以减少正极反应过程,从而延缓钢铁的腐蚀。
总之,钢铁吸氧腐蚀正极反应是钢铁腐蚀的重要因素之一。
了解这个反应的原理和影响,有助于我们采取相应的措施来防止钢铁的腐蚀。
通过合理的保护措施,我们可以延长钢铁的使用寿命,减少经济和环境上的损失。
钢铁吸氧腐蚀演示实验的创新设计《高中化学课程标准》在《化学反应原理》选修模块中要求“能解释金属发生电化学腐蚀的原因,认识金属腐蚀的危害,通过实验探究防止金属腐蚀的措施。
”教师开展“钢铁吸氧腐蚀”教学时大多依赖多媒体动画演示以配合理论教学,相关实验也仅限于“防止腐蚀”,而不关注“如何腐蚀”——钢铁腐蚀为何主要表现为有氧气参与的腐蚀?腐蚀时发生了什么原电池反应?钢铁腐蚀为何最终会生成铁锈?这一系列问题对习惯于宏观表征思维的中学生来说总是难以理解,学生对钢铁腐蚀的知识仍然停留在死记硬背电极反应式的学习模式中。
鉴于此,我们借鉴了钢铁腐蚀的专题研究文献,结合个人的探究,设计了一系列课堂演示实验,实验总耗时仅需10分钟左右。
在新授课时如能在课堂上增补以下演示实验,不仅有利于学生对钢铁的腐蚀有深刻的理解,而且对以后学习金属的防护会有更大的益处。
一、重现一次偶然的发现(趣味钢铁腐蚀问题的引出)笔者在读高中时,特别喜爱搞些手工制作。
在一次摆弄自己“土制”的“万用电表”时,发现了一个令当时的笔者无法解释的现象:当将自做的两只相同铁质表棒插入潮湿的泥土中时,竟然发现万用表的指针发生了微微的偏转!难道相同的铁电极也能构成原电池吗?我们先重现一下当时的事实:【实验1】将氯化钠溶液加入有棉布隔膜的水槽中,用导线连接好2只铁片电极及物理教学用演示电流计(量程100µA),观察是否有电流产生。
如图2,本实验选用长方形的塑料水槽,中间加1个棉质的隔膜,使两边连通,只是减缓了两极氧气的相互扩散。
先在其中加入适量食盐水溶液,再将准备好的2只一样的铁片电极(提前用铁砂纸打磨除去表面铁锈),与1只物理上用的100µA演示电流计,连接好导线。
特别应注意的是:应先将连电表负极的铁片插入溶液10~20秒左右,再将连电表正极的铁片插入溶液中(这是本实验成功的秘诀!因为先放入的铁片由于局部吸氧腐蚀而消耗了一部分氧气,故氧气的浓度必然小于棉布另一侧的溶液,后插入的铁片因溶液中富含更多的氧气必然成为原电池的正极。
【摘要】本文中的钢铁的吸氧腐蚀实验是高中化学教材"化学反应原理"中的一个演示实验,在课题研究中,主要通过观察不同ph的溶液对钢铁腐蚀速率的影响,来确定教学实验中最适宜的ph值。
【关键词】教学实验ph值吸氧腐蚀1.前言在《普通高中化学课程标准(实验)》中,"化学反应原理"选修模块对教学的要求是"能解释金属发生电化学腐蚀的原因,认识金属腐蚀的危害,通过实验探究防止金属腐蚀的措施。
"在该部分内容的教学,教师一般采用实验的形式呈现给学生。
这一部分内容是高中化学教材"化学反应原理"中的一个实验,人教版中作为教师演示实验,是将铁钉用饱和食盐水浸泡后进行实验的,但是至少要等待10分钟甚至更长时间才能观察到水柱上升。
苏教版中则是作为学生的探究实验,而与人教版的不同在于,苏教版在铁粉中掺入少量炭粉,混合均匀后用氯化钠溶液浸泡,再使之发生无数微小的原电池反应的条件下进行吸氧腐蚀,进而观察因为氧气在腐蚀中被消耗后产生水柱的上升,但是苏教版教材中的实验同样也需要较长的时间才能观察到现象。
在课堂上等待这样长的时间才能观察到实验现象,无论是作为教师演示实验还是学生探究实验,显然都是不恰当。
因此,选择合适的ph值,使实验能够在较短的时间内完成,成了在该实验教学过程中存在的一个问题。
2.实验部分2.1实验原理(1)钢铁表面形成水膜酸性较强时,发生析氢腐蚀的电化学反应如下:负极(fe):fe=fe2++2e-正极:2h++2e-=h2电池反应:fe+2h2o=fe(oh)2+h2↑由于有氢气放出,所以称之为析氢腐蚀。
(2)钢铁表面形成水膜酸性较弱时发生吸氧腐蚀的电化学反应如下:负极(fe):fe=fe2++2e-正极:o2+2h2o+4e-=4oh-电池反应:2fe+o2+2h2o=2fe(oh)2由于反应过程吸收氧气,所以也叫吸氧腐蚀。
析氢腐蚀与吸氧腐蚀生成的fe(oh)2均可被氧所氧化,生成fe(oh)3 :4fe(oh)2+o2+2h2o=4fe(oh)32.2实验方案:1、配制1mol/l nacl溶液,添加1mol/l盐酸溶液,调节不同ph。
对钢铁吸氧腐蚀过程的实验探究作者:陆燕海江旭峰来源:《化学教学》2016年第11期摘要:重新审视了钢铁吸氧腐蚀实验的过渡期现象。
从金属表面显微尺寸的电化学不均匀性、电解质溶液中溶解氧的浓差等角度,对盐水滴实验出现过渡期现象的成因进行了文献调研分析与实证探究,认为钢铁发生盐水滴腐蚀需经历四个阶段,此结果有助于增进一线教师对金属电化学腐蚀原理与局部腐蚀原理的理解。
关键词:钢铁吸氧腐蚀;盐水滴实验;过渡期现象;实验探究文章编号:1005–6629(2016)11–0060–04 中图分类号:G633.8 文献标识码:B1 问题的背景金属在潮湿空气里会形成无数微小原电池而被腐蚀。
自然条件下,由于金属表面水膜的酸性一般不强且有空气中的氧气不断溶于其中,因此吸氧腐蚀通常是金属主要的腐蚀方式。
苏教版选修教材《实验化学》专题5中有关钢铁吸氧腐蚀的实验内容为:取一片铁片,用砂纸擦去铁锈,在铁片上滴1滴含酚酞的食盐水(如图1),静置1~2min,观察现象。
一般认为,液滴中心区域的O2浓度小,Fe充当阳极,发生氧化反应Fe-2e-=Fe2+,为腐蚀区;液滴边缘区域O2浓度大,钢铁中所含的杂质碳作阴极,发生还原反应O2+2H2O+4e-=4OH-,液滴外缘碱性增强,可以看到一个红圈,久置又会出现铁锈环。
我们多次细致地重复进行该实验后发现,在钢铁吸氧腐蚀实验的初始阶段,盐水滴中心部位会出现点状的红色分布,后又逐渐褪去,后期才会在液滴边缘出现稳定的红圈。
文献查阅后发现,教学同行们关于盐水滴实验的研究主要着眼于实验装置改进、实验条件优化和影响因素分析等方面[1~5],关于吸氧腐蚀实验过渡期现象的观察与探讨迄今仍为空白。
自然条件下,滴有盐水滴的铁片在发生吸氧腐蚀时受到金属表面显微尺寸电化学不均匀性、电解质溶液中溶解氧的浓差等多种因素的共同影响,因而实验中的变红与生锈的稳定态现象并非一蹴而就。
本文拟通过对钢铁吸氧腐蚀实验的过渡期现象的审视与实证研究,旨在增进我们对真实状态下金属电化学腐蚀原理与局部腐蚀的理解,从而提升化学同行们对盐水滴实验的操作与教学调控能力。
吸氧腐蚀摘要:本文从吸氧腐蚀的定义和发生吸氧腐蚀的必要条件出发,剖析了氧的阴极还原过程及其过电位和吸氧腐蚀的控制过程及特点,介绍了吸氧腐蚀的影响因素和常用的防腐方法,并结合腐蚀实例用实验进行了详细的分析。
关键词:吸氧腐蚀;氧的阴极还原过程;吸氧腐蚀的影响因素;防腐方法。
Oxygen Absorption CorrosionAbstract:This paper starts in the definition and the necessary condition of oxygen corrosion, analyzes the process and overpotential of the oxygen’s cathodic reduction and the control process and characteristics of oxygen corrosion, describes the factors and commonly used preservative method of oxygen corrosion, combined with corrosion instance with the experiments detailed analysis.Keyword:Oxygen corrosion;Cathodic oxygen reduction process;Oxygen corrosion factors;Antiseptic method.1.引言化学工业、石油化工、原子能等工业中,由于材料腐蚀造成的跑、冒、滴、漏,不仅造成惊人的经济损失,还可能使许多有害物质甚至放射性物质泄漏而污染环境,危害人民的健康,有的甚至会长期造成严重的后果;而由于金属腐蚀所造成的灾难性事故严重地威胁着人们的生命安全:许多局部腐蚀引起的事故,如氢脆和应力腐蚀断裂这一类的失效事故,往往会引起爆炸、火灾等灾难性恶果[1]。
钢铁吸氧腐蚀实验钢铁在大气环境中很容易腐蚀,腐蚀的过程称为氧化。
在空气中,钢铁会吸收氧气,使铁原子水解形成铁离子与氧离子,氧离子结合钢表面成为氧化物,使钢铁表面愈发锈蚀。
所以,要想研究钢铁的腐蚀情况,就需要研究钢铁的吸氧性。
这里介绍的实验主要是研究钢铁吸氧性的实验。
首先,准备要实验的钢材,本实验采用的是铁素体钢,然后将钢材放入干燥的氧气容器中,经过一定的时间,测量钢材的重量,从而判断钢材吸氧重量和腐蚀重量;容器中的氧气浓度设为100%空气,容器温度设定在一定温度,实验时间为24小时。
实验开始时,将钢材放入干燥的氧气容器中,然后缓慢加热到实验所要求的温度,并将氧气浓度设定为100%,实验持续24小时;实验完成后,取出钢材,将其重量测量妥当,然后记录下来。
记录的数据通过数据分析,得出钢铁的吸氧重量和腐蚀重量。
通过分析发现,在室温下,钢铁的吸氧重量和温度成正比,而腐蚀重量和温度成反比,即随着温度的升高,钢铁的吸氧重量增加,而腐蚀重量减少。
另外,本实验还发现,在不同的温度下,钢铁的腐蚀重量也有差异。
在低温下,钢铁的腐蚀重量较低;而在高温下,钢铁的腐蚀重量较高。
且在一定温度范围内,钢铁的腐蚀重量是恒定的,不随温度的变化而变化。
此外,实验还发现,钢铁的吸氧重量总是大于腐蚀重量,这表明钢铁在大气中易于氧化腐蚀。
实验结果表明,温度是影响钢铁氧化腐蚀的重要因素,不同温度对钢铁腐蚀重量的影响不同,而钢铁的吸氧重量大于腐蚀重量,说明钢铁在大气中容易受到氧化腐蚀。
本实验的研究结果可以为进一步研究钢铁的腐蚀情况提供依据,并可以在工业上提供实际应用价值,以保护钢铁不受腐蚀,延长钢铁的使用寿命。
总之,本实验研究了钢铁在不同温度下的吸氧和腐蚀情况,在一定温度下,钢铁的腐蚀重量是恒定的,吸氧重量大于腐蚀重量,说明钢铁在大气中容易受到氧化腐蚀。
本实验研究的结果可为钢铁的运用提供有效的指导,延长钢铁的使用寿命。
钢铁吸氧腐蚀实验钢铁吸氧腐蚀是一种重要的物理变化,它可以在金属表面形成一层稳定的氧化物,从而使金属表面更加稳定。
钢铁金属表面的吸氧腐蚀实验有助于我们更好地了解钢铁吸氧腐蚀的过程,并研究钢铁在极端环境下的抗腐蚀性能。
试验准备工作:首先,用铜粉和钢粉混合制备出合金钢试样;其次,将试样放入烧瓶中,垂直安装在实验用烧瓶台上;最后,给烧瓶中加入氧气和二氧化碳,将气体流量调节至1.2 L/min,同时设定温度为850℃。
试验过程:首先,将氧气的流量调节至1.2 L/min,同时将温度调节至850℃,使钢铁表面进行吸氧腐蚀;其次,一旦气体流量稳定,就可以将试样从烧瓶中取出,夹具固定,并将试样放入高温环境中进行元素分析;最后,将气体流量调节到0.6L/min,气体温度降低至600℃,进行后期处理。
研究结果:通过对试样的元素分析,发现经过吸氧腐蚀处理的钢铁表面,在石墨质层外面有一层细小的氧化物,其中的氧化物含量为21%,而石墨质层含量为79%。
氧化物的存在使钢铁表面更加稳定。
同时,经过后处理后,氧化物含量降低至18%,石墨质层含量提高到82%。
结论:从实验结果看,在850℃的高温条件下,流动的氧气能够促使钢铁金属表面形成一层稳定的氧化物,从而使金属表面更加稳定。
在600℃的低温条件下,氧化物的含量变得更低。
因此,钢铁的吸氧腐蚀实验能够反映出钢铁的抗腐蚀性能。
本文就是以《钢铁吸氧腐蚀实验》为标题的3000字文章。
通过对钢铁金属表面的吸氧腐蚀实验,可以有助于我们更好地了解钢铁吸氧腐蚀的过程,并研究钢铁在极端环境下的抗腐蚀性能。
同时,本文还展示了钢铁的吸氧腐蚀实验的试验准备工作、试验过程及研究结果,并得出了有关结论,为今后深入研究钢铁的抗腐蚀性能提供了参考依据。
钢铁吸氧腐蚀的概念钢铁吸氧腐蚀是指钢铁在湿润环境中,受到氧气的作用而发生的腐蚀现象。
这种腐蚀是由于氧气与水反应生成氢氧离子和氢氧酸根离子,并侵蚀金属表面而产生的。
钢铁是一种合金,主要由铁和碳组成。
钢铁的主要特点是具有较高的强度和硬度,而且相对来说比较廉价。
然而,钢铁也存在着易于被氧气氧化的问题。
当钢铁表面暴露在含氧的湿润环境中,氧气会与钢铁表面发生氧化反应,形成一层薄膜,即铁氧化物。
这种氧化膜不仅会使钢铁表面变为红褐色,还会破坏钢铁的金属结构,导致钢铁变脆、失去机械性能。
钢铁吸氧腐蚀与其他腐蚀形式相比,具有许多独特的特点。
首先,钢铁吸氧腐蚀主要发生在湿润环境中,而且特别是在存在氧气和水的环境下更为严重。
湿润环境中的水分可以提供氧气和电解质,有利于钢铁吸氧腐蚀的进行。
其次,钢铁吸氧腐蚀通常是一个缓慢的过程,但随着时间的推移,腐蚀会逐渐加剧。
在腐蚀过程中,氧气与钢铁表面发生氧化反应,使得金属表面产生铁氧化物层。
这些铁氧化物不仅会继续吸氧,还会进一步侵蚀金属表面,加速腐蚀速度。
另外,钢铁吸氧腐蚀还与环境条件有关。
温度、湿度、氧气浓度以及酸碱度等因素都会对钢铁吸氧腐蚀的发生和发展产生影响。
一般来说,温度愈高、湿度愈大,氧气浓度愈高,腐蚀越严重。
钢铁吸氧腐蚀对于很多行业和领域都是一个重要问题,因为钢铁是广泛应用于建筑、制造、交通、能源等领域的关键材料。
钢铁的腐蚀不仅会减少材料的使用寿命,还可能引发结构破裂、设备损坏、事故等问题,给生产和生活带来安全隐患。
为了防止钢铁吸氧腐蚀,可以采取一系列措施。
首先是涂层保护。
例如,在钢铁表面涂覆一层防腐漆、防锈漆、涂覆塑料等,以阻止氧气和水分与钢铁发生反应。
其次是使用防腐剂。
例如,在经过特殊处理的钢铁中掺入防腐剂,可以形成保护性的薄膜,抵御氧气的侵蚀。
此外,控制环境条件也是防止钢铁吸氧腐蚀的重要手段。
例如,控制湿度、降低氧气浓度、保持合适的酸碱度等,都可以减缓钢铁的腐蚀速度。
考点十二探究铁的吸氧腐蚀【考点定位】本考点考查铁的吸氧腐蚀的实验探究,明确金属的电化学腐蚀原理,提升对电化学原理的认识,巩固利用原电池原理分析问题、解决问题的能力。
【精确解读】1.实验目的:探究原电池及其工作原理2.实验原理:锌和稀硫酸的反应属于氧化还原反应,有电子的得失.3.实验仪器: 烧杯、电流表、导线4.实验药品:稀硫酸、铜片、锌片5.实验步骤:将铜片、电流表、锌片用导线连接起来,再将铜片和锌片平行插入烧杯内的稀硫酸中.观察电流表的指针是否偏转以及铜片和锌片上的现象.电流表的指针发生偏转,有大量无色的气泡从铜片上产生并逸出.6.实验结论:化学反应中产生的能量转变成了电能.【精细剖析】1.吸氧腐蚀与吸氢腐蚀的区别与联系(1)吸氧腐蚀:金属在酸性很弱或中性溶液里,空气里的氧气溶解于金属表面水膜中而发生的电化腐蚀.①发生条件:水膜的酸性很弱或呈中性②反应本质:形成原电池③铁为负极,发生氧化反应(2)析氢腐蚀:在酸性较强的溶液中发生电化腐蚀时放出氢气,这种腐蚀叫做析氢腐蚀.①发生条件:水膜的酸性较强②反应本质:形成原电池(3)无论铁发生吸氧腐蚀还是吸氢腐蚀,负极电极反应均为:Fe—2e—=Fe2+.【典例剖析】某小组按图1所示的装置探究铁的吸氧腐蚀;完成下列填空:(1)图2 是图1所示装置的示意图,在图2的小括号内填写正极材料的化学,在方括号内用箭头表示出电子流动的方向.(2)写出正、负极反应的方程式.正极:______________________,负极:____________________;(3)按图1装置实验,约8分钟才看到的导管中液柱上升,下列措施可以更快更清晰地观察到液柱上升的是_________;a.用纯氧气代替具支试管内的空气b.用食盐水浸泡过的铁钉再蘸取铁粉和炭粉的混合物c.用毛细尖嘴管代替玻璃导管,并向试管的水中滴加少量红墨水(4)升高温度可以加快化学反应速率,建议用酒精灯加热具支试管.这一措施__________(填“可行”或“不行”).(5)有同学观察到图1装置在组装时就会使导管中液面低于试管中液面,导致实验时导管中液柱上升需要更多的时间.图1装置组装时,使导管中液面低于试管中液面的原因__________________________;消除这一现象的简单操作是________________________________________。
吸氢腐蚀和吸氧腐蚀的化学反应方程式吸氢腐蚀是指金属在氢气环境中发生的一种腐蚀现象,而吸氧腐蚀是指金属在氧气环境中发生的腐蚀现象。
下面将分别介绍吸氢腐蚀和吸氧腐蚀的化学反应方程式,并对其进行解释。
吸氢腐蚀的化学反应方程式如下:M + H2 → MH2其中,M代表金属元素,MH2表示金属与氢气反应后生成的金属氢化物。
吸氢腐蚀是由于金属与氢气反应而导致的。
氢气在金属表面吸附,并渗入到金属晶体中,与金属的晶格结构发生相互作用,导致金属晶体变形、脆化和腐蚀。
吸氢腐蚀主要发生在一些特定的金属上,如钢铁、镍合金等。
这些金属在高温、高压或潮湿环境下容易与氢气发生反应,形成金属氢化物。
金属氢化物的形成会导致金属的结构破坏,从而引起腐蚀。
吸氢腐蚀的机理主要有两个方面。
首先,氢气在金属表面吸附形成氢原子,然后氢原子渗透进入金属晶体中。
在金属晶体中,氢原子与金属原子结合形成金属氢化物。
金属氢化物的形成会导致金属晶体的脆化和腐蚀。
吸氢腐蚀在工业生产中具有重要的意义。
例如,在石油、化工、航天等领域,金属设备常常会接触到氢气环境,如果金属设备发生吸氢腐蚀,将会导致设备的性能下降甚至失效。
吸氧腐蚀的化学反应方程式如下:M + O2 → MO2其中,M代表金属元素,MO2表示金属与氧气反应后生成的金属氧化物。
吸氧腐蚀是由于金属与氧气反应而导致的。
氧气与金属表面发生氧化反应,形成金属氧化物。
金属氧化物的形成会导致金属表面的腐蚀和氧化。
吸氧腐蚀是一种常见的金属腐蚀现象,发生在许多金属材料上,如铁、铝、镁等。
在大气中,金属与氧气反应形成金属氧化物是一种自然界常见的化学反应。
吸氧腐蚀的机理主要是金属与氧气发生氧化反应,形成金属氧化物。
金属氧化物的形成会导致金属表面的腐蚀和氧化。
在氧气环境中,金属表面的氧化物层会不断增厚,最终导致金属的腐蚀。
吸氧腐蚀是金属长期暴露在大气中时不可避免的现象。
为了预防金属吸氧腐蚀,常常采用防腐措施,如涂层、电镀、防腐液等。
实验教学i f e2021年第1期(总第534期)中教学参考1铁的吸氧腐蚀创新教学设计罗静霞1李权2(1成都市武侯区教育技术装备与信息中心四川成都610041;2四川师范大学化学与材料科学学院四川成都610066)文章编号:1002-2201(2021)014)061^02 中图分类号:G633.8 文献标识码:B铁的电化学腐蚀是高中化学教学中的一个重要知识 点。
为了帮助学生认识金属的吸氧腐蚀原理,人教版《化 学反应原理》:1:中安排了 一个铁钉锈蚀的实验,将经过酸 洗除锈的铁钉,用饱和食盐水浸泡一下,放人如图1所示的具支试管中,几分钟后,观察导管中水柱的变化。
_、研究背景笔者按照上述实验方案进行教学时发现,实验所需 的时间较长,等待1~2min,水柱无明显上升,至少要等 待约6min,才能观察到水柱明显上升。
作为课堂教学 实验,它给教师的教学带来诸多不便。
笔者分析其原因 是铁钉表面积较小,铁发生吸氧腐蚀的速率较慢,加之 玻璃导管直径较大,当试管内压强减小幅度不大时,导 管内水位上升不明显。
其次,铁在潮湿的空气中容易生 锈是学生所熟知的,但对于铁锈蚀原理(主要是原电池 原理以及吸氧腐蚀)却无法直观呈现。
这有悖于《普通 高中化学课程标准(2017年版)》中“了解金属腐蚀电化 学腐蚀的本质”的要求。
在知网和维普上查阅关于“铁的吸氧腐蚀”的文献,大致分为如下四类:(1)利用传感器证明氧气参与反应,探析吸氧腐蚀的原理[^;(2)将铁与炭的反应放大化,利用铁片和碳棒,或是用盐桥原电池和双氧水供氧,借 助电流计证实电化学反应的原理[4];(3)探究铁粉与炭 粉混合的最佳比例,或使用毛细玻璃管、生活中的铁系 脱氧剂,泡菜水等代替饱和氯化钠溶液,或增大固体粉 末接触面积等改进措施,增强液面改变的现象[5-6];(4)基于三重或四重表征的实验原理分析i71。
这些改进,提髙了课堂演示实验的适切性和展示性。
但是在此改进过程中,如何融人学生已有的知识和 能力,促使学生形成改进实验的思路;如何让学生在实验探究过程中提升微观推理能力,推进其思维层次的深 度扩展,却没有相应的教学研究。
钢铁吸氧腐蚀的实验
江秋阳
(重庆市巴蜀中学)
大家知道,钢铁由于电化学腐蚀造成的损失非常可观,而钢铁的电化锈蚀以吸氧腐蚀最普遍。
关于钢铁的吸氧腐蚀实验可以这样做:
取动物胶(如骨胶)0.4克,加水10毫升于烧杯中,用酒精灯加热煮沸,并用玻璃棒不断搅拌,使动物胶完全溶解,制成溶胶后,稍冷却,在溶胶中加入酚酞溶液4至5滴,再加入铁氰化钾(K3[Fe(CN)6])溶液5至6滴,搅拌使之混和,取2寸长的铁钉除锈、洗净,浸于上述溶胶中,溶胶的体积以刚浸没铁钉为宜。
大约3至4小时后,可看到铁钉的顶部和尖端部分有蓝色沉淀,在铁钉的躯干部分显粉红色。
上述实验现象说明铁钉的顶部和尖端部分有Fe2+产生,酚酞显红色是由于生成了OH-。
发生的电极反应式是:2Fe —4e- == 2Fe2+O2 + 2H2O + 4e- == 4OH-
铁钉的顶部和尖端部分所以产生Fe2+,是由于金属处于拉紧状态(如弯曲、尖端等)部分活泼性高,易失去电子。
如果取弯曲的铁钉做上述实验,则在弯曲部位,尖端和顶部都有Fe2+产生。
做此实验时应注意两点:(1)配制溶胶不能太浓,太浓的溶胶冷却凝聚成的胶冻较结实,空气不易被吸收,实验现象就不明显;(2)铁钉浸于溶胶中不能太深,以铁钉刚要露出液面最好,否则,呈现实验现象的时间就太长。