《钢铁吸氧腐蚀再探究》教学设计

（4）实验优点①针对溴乙烷与饱和氢氧化钠的乙醇溶液这两种液体互不相溶、静置分层，不利于反应物接触发生消去反应的毛病，利用磁力加热搅拌器具有调速搅拌的特点，使反应混合溶液充分接触，大大加快反应速度。

②针对溴乙烷和乙醇的沸点都比较低（溴乙烷为38.4ħ），若采用酒精灯直接加热的方式会导致液体暴沸、溴乙烷来不及发生消去反应就快速挥发及反应器内气流不稳定而引起反应液倒吸等毛病，采用磁力加热搅拌器具有调温控温、防止暴沸及U形长导管进行冷凝回流的优点，有利于消去反应顺利进行。

③从化学课堂教学角度和实验整体设计角度出发，对溴乙烷的消去反应及检验产物乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色进行组合设计，使实验整体感强，操作简便，现象明显，演示效果好。

（收稿日期：2010-10-08）钢铁吸氧腐蚀演示实验的创新设计□朱石明1陈凯21.江苏省兴化市戴窑高级中学225741；2.江苏南京晓庄学院生物化工与环境工程学院211171摘要用实验显示钢铁腐蚀的普遍性，证明钢铁腐蚀主要表现为有氧气参加的原电池反应，并通过微型实验检验正负电极有关离子的生成，让学生在实验探究中掌握钢铁吸氧腐蚀的相关知识。

关键词钢铁腐蚀吸氧腐蚀差异充气腐蚀电化腐蚀实验改进《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？这一系列的问题对于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［1］，结合个人的探究，设计了一系列的课堂演示实验，实验总耗时仅需10min左右。

人教版高中化学选修４《化学反应原理》第四章第四节《铁的吸氧腐蚀演示实验》创新设计1.问题的提出钢铁的吸氧腐蚀实验是高中化学人教版选修４《化学反应原理》第四章第四节（金属的电化学腐蚀）教材上的一个实验，装置如下图1所示，由于所用铁钉表面积较小、导管较粗，按照课本上的方法完成该实验，需要较长的时间才能观察到明显的倒吸现象，不利于课堂教学。

鉴此，本人对该实验经过认真研究，提出了新的改进方法，通过在1~2分钟内观察到明显的倒吸现象，5分钟内并且产生美丽的喷泉，在验证钢铁吸氧腐蚀的同时，收到了良好的课堂效果。

图1 教材实验4-3：铁的吸氧腐蚀实验2.创新设计方案2.1实验用品仪器250mL圆底烧瓶、1mL刻度吸管、玻璃导管、漏斗、橡胶塞、乳胶管、药匙、止水夹、铁架台、铁夹等。

2.2实验药品还原铁粉、炭粉（石墨磨细）、氯化钠饱和溶液、红墨水等。

2.3实验装置图图2 创新实验装置2.4实验操作步骤（１）按照图２所示连接装置，检查装置的气密性。

（２）取下烧瓶、打开止水夹，通过漏斗注入红墨水至如图所示位置。

（３）用饱和食盐水将烧瓶内壁润湿，将还原铁粉与石墨粉按质量比10:1比例混合均匀，用药匙盛混合粉末伸入烧瓶内，撒在内壁约2/3的面积，留出约1/3的面积，便于观察喷泉现象。

（4）塞上塞子，由于塞子塞进烧瓶导致烧瓶内空气体积减小，红墨水左低右高，形成液差，观察液差的变化。

（5）待红墨水左右管液面持平时，用止水夹夹住乳胶管3分钟左右，然后再打开止水夹，观察是否产生喷泉现象。

3.创新实验效果实验装置简单，现象明显。

刻度吸管中的红墨水上升即可说明吸氧腐蚀已经发生，而3分钟后产生喷泉现象，说明烧瓶中的氧气进一步被消耗。

本实验克服了教材上演示实验的不足，直观鲜明，在帮助学生掌握吸氧腐蚀原理的基础上提升了学生的学习兴趣。

4.实验成功关键吸氧腐蚀速率（即钢铁生锈速率）不同于实验室制取气体，反应速率缓慢，烧瓶中压强减小速率慢，烧瓶连接的导管内径一定要细，可用1mL刻度细管或废旧温度计切去两端代替，这样液面高度变化更明显，易形成喷泉实验。

铁的吸氧腐蚀演示实验创新设计背景介绍铁是一种广泛使用的材料，但在一定情况下，铁会发生腐蚀现象，使铁的性质发生改变，甚至破坏了铁。

铁的腐蚀是指铁与氧气发生反应，生成铁氧化物并释放出电子，导致铁的损失。

因此，研究铁的腐蚀现象对于材料科学和工程有着重要的意义。

在本文档中，我们将介绍一种铁的吸氧腐蚀演示实验创新设计。

实验目的1.研究铁的吸氧腐蚀现象。

2.探究不同条件下铁的腐蚀差异。

3.设计实验演示，吸引学生关注并提高其科学素养。

实验材料与方法材料•较厚的铁片•氧化铁粉末•烧杯•镊子•饮用水•火柴•红磷粉末•烧瓶•密封塑料袋（拉链）方法1.将铁片放入烧杯中，加入适量的氧化铁粉末；2.加入足量的饮用水，达到呈浸水状态；3.放入密闭袋中（必须是拉链密封的后退轻压一下，确保里面不会有空气），慢慢加入新鲜的空气，尽量填充袋子内的空气；4.用镊子将火柴点燃，在尽量熄灭时将红磷粉末撒入瓶中；5.立即打开密闭袋，在合适的时间内观察铁片的变化。

注意：实验过程包含可燃物和易爆物品，请在安全环境下进行。

实验结果与分析经过观察该实验，我们可以得出以下结论：•在氧气环境下，铁能吸氧发生腐蚀现象；•存在氧化铁粉末的情况下，铁片腐蚀更加明显；•塑料袋内空气越少，铁片腐蚀现象越容易观察；•红磷粉末起到了消耗氧气的作用，使观察变得更加明显。

综上所述，本实验设计成功地展示了铁的腐蚀现象，为学生进一步了解材料科学和工程提供了一种创新的方法。

学习收获与总结通过本次实验，学生可以掌握材料腐蚀现象的基本概念和相关实验方法，提高了自己的实验能力和科学素养。

此外，学生也可以了解到1个氧气环境下的化学反应，掌握实验过程中应对意外情况的方法。

在今后的实验过程中，我们应该保证安全，严格按照实验要求进行实验。

这样能够更加准确地得到实验结果，并且不会造成不必要的损失。

参考资料[1] 张列平, 熊启. 材料腐蚀科学[M]. 科学出版社, 2004.[2] 蔡立新, 李志祥. 材料腐蚀与保护[M]. 化学工业出版社, 2016.[3] 范威, 郑海华. 材料的腐蚀与防护实验[J]. 化学通报, 2010, 8(3): 328-329.。

《数字技术对钢铁吸氧腐蚀的实验探究》说课稿一、使用教材人教版高中《化学选修4》第四章第四节。

二、实验器材、试剂仪器：手持技术——数字化传感器、铁架台、U形管、灵敏电流表、导线、铁片、石墨、锥形瓶、胶头滴管试剂：铁粉、碳粉、电解质溶液：氯化钠溶液用品：激光笔三、实验亮点：（1）从定性、定量角度分析，负极的反应过程中有Fe(OH)3胶体生成。

定性分析一：原电池装置构成较长时间，向负极滴加KSCN溶液后，无现象。

定性分析二：原电池装置构成4小时，负极观察到有灰绿色物质生成，一段时间后转化为棕黄色物质，说明存在Fe(OH)2的转化。

定量分析：用手持技术测定负极区pH的变化（2）利用氧气传感器确定氧气是正极反应物。

借助氧气传感器测定广口瓶内反应前后氧气含量，从而判定氧气是否是正极反应物。

（3）通过多组实验，探究发生吸氧腐蚀的条件（需把盐酸浓度控制的范围）。

四、实验原理/实验设计思路从课堂教学中学生的问题引入，利用多组探究性实验，引导学生共同分析负极、正极的电极反应式、总反应方程式，吸氧腐蚀所处的环境角度进行讲解，帮助学生解决疑问，解决教师的疑惑。

五、实验教学目标1、知识与技能（1）掌握吸氧腐蚀发生的条件及原理。

（2）掌握吸氧腐蚀的电极反应式和总反应方程式。

2、过程与方法（1）通过对钢铁吸氧腐蚀实验的探究，明确负极、正极的电极反应，学会设计控制单一变量进行对比实验以及对实验设计进行评价。

（2）通过实验探究的过程，进一步提高对实验现象的观察能力和分析能力。

3、情感态度与价值观通过参与科学探究，学会与人合作、交流，共同研究，探讨科学问题。

六、学情调研讲解吸氧腐蚀相关知识点时，学生的学习都是被动式的，在课堂教学中学生也是有很多疑问的。

1、负极产物是什么？2、负极区溶液为什么变黄？3、正极为什么不是水中H+参与反应剩余OH-呢？4、弱酸性环境发生吸氧腐蚀的条件是什么呢？本节课就通过：问题提出→解决方案→学生活动→设计意图这个脉络解决学生的疑问。

《铁的吸氧腐蚀》实验创新摘要：本文通过现代教育技术手段与传统化学教学相结合的方式，对苏教版《化学反应原理》中铁的吸氧腐蚀实验进行创新，使实验呈现方式多样化，课堂效果提升显著。

改进后实验时间大幅缩短，且可行性增强，更有助于学生对吸氧腐蚀原理的理解。

关键词：铁的吸氧腐蚀实验创新电极反应现代教育技术1问题的提出铁的吸氧腐蚀实验为苏教版《化学反应原理》专题1第三单元“金属的腐蚀与防护”活动与探究环节的实验，装置如图。

实验操作为：向还原铁粉中加入少量的炭粉，混合均匀后，撒入内壁用氯化钠溶液润湿过的具支试管中，按上图组装好仪器。

几分钟后，打开止水夹，观察、比较导管中水柱（在水中滴加几滴红墨水）的变化和试管中的现象。

该实验旨在让学生了解铁的吸氧腐蚀其实质为电化学腐蚀，理解钢铁电化学腐蚀发生的条件。

要求学生能用电化学知识分析钢铁两种腐蚀的原理和条件，能书写有关的电极反应式和总反应式。

笔者在课堂演示过程中，发现存在以下问题：1、按教材所示方法进行演示需要七分钟以上的时间才有明显现象，极大影响课堂教学任务的完成；2、实验现象较为单调，很难吸引学生的注意力，激发学生的求知欲；3、不能直观地体现铁吸氧腐蚀的微观本质，学生在对实验现象进行分析时存在对铁的吸氧腐蚀电极产物判断及氧气如何参与反应的困惑，造成学生对该知识点的学习困难。

鉴于此，笔者经过研究对该实验进行了创新改进。

用朗威微电流传感设备、希沃授课助手等现代化教育技术与物质检查相结合的方式，设计一体化实验，帮助学生从多视角进行观察、分析，正确理解吸氧腐蚀的概念，探究金属电化学腐蚀的本质。

2实验过程2.1 实验用品试剂：饱和NaCl溶液、铁丝、碳棒、酚酞试液、铁氰化钾试剂仪器：展示板、U形管、注射器、针管、导线、鳄鱼夹、变阻箱、朗威微电流传感器及数据采集器、希沃授课助手、发光二极管。

2.2实验仪器装置图及组装说明图1①由于每次实验过程接触电阻不同，而朗威微电流传感器敏感度很高，故将电阻箱并联进电路中，并根据实际情况调节电阻大小，确保电流在量程范围内。

《金属的电化学腐蚀与防护——铁的吸氧腐蚀》说课稿南昌十九中曾建明今天，我说课的题目是：《金属的电化学腐蚀与防护——铁的吸氧腐蚀》，下面，我将围绕本课“教什么”“怎么教”“为什么这样教”三个问题，从教材分析，学情分析，教学目标，教学方法，教学过程设计，板书设计六个方面加以分析和说明。

一、教材分析本节课出自人民教育出版社出版的普通高中课程标准实验教科书《化学反应原理（选修四）第四节。

主要包括：金属的电化学腐蚀和金属的电化学防护。

重点介绍了金属电化学腐蚀的本质——表面形成微型原电池；讲述了防护金属腐蚀的主要方法，并具体介绍了牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。

对原电池原理和电解原理的较高层次的应用，加深了学生对化学能与电能相互转化的认识。

本节课是对氧化还原反应知识的延伸，也是对本章前面学习的原电池和电解池知识的深入理解和运用，既体现了教材循序渐进、由易到难的编排意图，又符合学生的知识水平和认知水平；既分散了难点，又减轻了负担，有利于学生更好的掌握知识。

二、学情分析从学生的在知识储备上来看，他们在初中化学进行过活动与探究《铁钉锈蚀的条件》实验，掌握原电池的基本原理知识及金属的还原性与活泼性关系；在能力水平上具备一定的实验设计能力、实验操作能力、比较归纳能力；而且，本节内容紧密联系实际，学生学习兴趣浓厚，具备了主动探究的原动力。

存在的问题是学生对知识的学习只注重表面现象，缺少生活经验，缺乏一定的综合思维能力。

通过本节学习，有助于学生将感性认识转化为理性认识，从而体会化学学习的价值，更有利于培养学生发现问题、分析问题、联系实际解决问题的能力。

三、教学目标按照《高中化学新课程标准》的要求，结合学生的实际情况，确定如下三维目标：1 知识与技能：①了解金属腐蚀带来的危害，认识防止金属腐蚀的重要意义。

②了解化学腐蚀和电化学腐蚀的涵义，认识钢铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀发生的条件及原理，会书写电极反应式和总反应式。

③知道常见的防止金属腐蚀的方法，并能解释其原理。

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。