钢铁吸氧腐蚀实验

（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。

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。

铁吸氧腐蚀与析氢腐蚀的实验改进铁吸氧腐蚀与析氢腐蚀是金属腐蚀中常见的两种形式，它们对金属材料的损害严重影响了金属的使用寿命和性能。

为了进一步深入研究和改进铁吸氧腐蚀与析氢腐蚀的实验方法，我们进行了一系列的实验研究和改进探索，旨在为金属材料的抗腐蚀性能提供新的理论和实验依据。

一、实验目的二、实验原理1.铁吸氧腐蚀铁吸氧腐蚀是指金属在含氧环境下受到氧的影响产生的一种腐蚀现象。

在潮湿的空气中，铁表面会吸附大量氧气，与铁发生化学反应产生铁氧化物，这种化合物给金属表面形成一层铁氧化物覆盖层，使金属表面失去光泽和机械性能，严重的还会导致金属腐蚀。

对铁吸氧腐蚀的研究可以为金属在氧化环境中的应用提供理论依据。

2.析氢腐蚀三、实验方法在对铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀进行实验改进时，我们采取了以下方法：1. 实验条件的优化：通过对实验环境的控制和调整，提高实验的准确性和可重复性。

在铁吸氧腐蚀实验中，我们采用真空环境和氧气气氛控制技术，减少氧气对金属的影响，提高实验的准确性。

在析氢腐蚀实验中，我们采用酸性介质的配比和温度控制技术，减少氢气对金属的腐蚀影响，提高实验的可靠性。

3. 实验数据的分析：通过对实验数据的量化分析和数学建模，提高实验结果的科学性和实用性。

在铁吸氧腐蚀实验中，我们对金属表面氧化物的形成动力学和热力学进行了深入研究，建立了铁吸氧腐蚀动力学模型和热力学模型，为金属抗氧化材料的设计和应用提供了理论依据。

在析氢腐蚀实验中，我们对金属晶界氢气聚集的机理和影响进行了定量分析，建立了析氢腐蚀动力学模型和影响模型，为金属在酸性介质中的应用提供了理论依据。

四、实验结果通过对铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀的实验改进，我们获得了一系列新的实验结果和科学发现：1. 铁吸氧腐蚀实验中，我们发现了金属表面氧化物形成的动力学和热力学规律，揭示了氧气对金属腐蚀的影响机理和规律，为金属抗氧化材料的设计和应用提供了理论依据。

2. 析氢腐蚀实验中，我们揭示了金属在酸性介质中氢气的聚集机理和影响规律，为金属在酸性介质中的应用提供了理论依据。

《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。

吸氧腐蚀实验操作步骤的流程吸氧腐蚀实验是在实验室中常用的一种方法，用以模拟金属材料在特定环境下的腐蚀情况，以评估其耐腐蚀性能。

本文将介绍吸氧腐蚀实验的操作步骤的流程，帮助读者了解实验的整体过程。

实验目的吸氧腐蚀实验的目的是通过将特定材料置于含有氧气的溶液中，观察其在一定时间内的腐蚀情况，以评估材料的耐腐蚀性能。

该实验可用于金属材料的选型和工程设计等方面。

实验材料与设备1.实验材料：选择需要评估腐蚀性能的金属材料，如钢铁、铜、铝等。

2.溶液配制：根据实验要求选择合适的溶液，在其中加入适量的氧气，保证溶液中的氧气浓度。

3.实验设备：包括实验容器、温度控制设备、氧气供应装置、电流计、电位计等。

实验步骤以下是吸氧腐蚀实验的操作步骤的流程：1.准备工作：检查实验设备是否完好，并进行必要的清洗。

准备所需的实验材料。

2.溶液配制：根据实验要求，准确称量制备所需的溶液。

将溶液倒入实验容器中，并确保溶液的氧气浓度达到要求。

3.试样制备：将待测试的金属材料切割或打磨成适当大小和形状的试样。

在试样表面进行必要的清洁和处理，例如去除氧化层等。

4.实验部署：将制备好的试样安放在实验容器的指定位置，并确保试样完全浸入溶液中。

5.温度控制：根据实验要求，控制实验容器的温度。

在实验过程中保持温度的稳定性。

6.氧气供应：通过氧气供应装置向实验容器中注入足够的氧气，以保持溶液中的氧气浓度。

7.电流测量：连接电流计和电位计到试样上，测量试样表面的电流。

通过电流的变化来了解试样的腐蚀行为。

8.实验时间：正式开始实验后，根据实验要求设定实验的持续时间。

在整个实验过程中，记录试样的腐蚀情况和可能的变化。

9.腐蚀评估：实验结束后，取出试样进行腐蚀评估。

观察试样表面的腐蚀情况，可以使用显微镜等工具进行更详细的观察和分析。

10.数据处理与分析：根据实验结果，对腐蚀情况进行数据处理和分析。

可以计算腐蚀速率、腐蚀深度等指标，以评估材料的耐腐蚀性能。

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。

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。

铁粉吸氧腐蚀系列实验的设计及应用
一、实验目的
1、了解铁粉吸氧腐蚀的机理；
2、探究铁粉吸氧腐蚀的影响因素；
3、探讨铁粉吸氧腐蚀的防护方法。

二、实验设计
1、实验材料：铁粉、氧气、硅胶、溶液等；
2、实验设备：金属腐蚀实验仪、恒温恒湿箱、分光光度计等；
3、实验方法：模拟铁粉吸氧腐蚀实验，调节不同温度、湿度、时间等参数，记录腐蚀量，采用硅胶对试样进行封装，控制实验环境；用分光光度计测量溶液中的铁离子浓度，以计算腐蚀速率；
4、实验数据分析：通过实验数据，分析铁粉吸氧腐蚀的机理，探讨影响因素，并根据实验结果提出防护措施。

三、实验应用
1、铁粉吸氧腐蚀是金属腐蚀的一种，主要发生在金属表面，
是一种有害的腐蚀过程；
2、实验结果可以用于金属材料的防腐蚀设计，提出合理的防护措施；
3、实验结果可以用于金属材料的选择，以满足特定环境的要求；
4、实验结果可以用于环境污染的预测，为金属腐蚀的环境治理提供理论依据。