鐵的電化學(xué)腐蝕實(shí)驗(yàn)探究改進(jìn)

方愛玉

一、問題的起因

在骨干教師的培訓(xùn)過程中，依照培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)，要求參與培訓(xùn)的教師每人上一節(jié)縣級(jí)公開課，我恰逢上到“金屬的電化學(xué)腐蝕”這一節(jié)內(nèi)容，因此將這節(jié)內(nèi)容選定為公開課講授內(nèi)容。由于縣級(jí)公開課的要求較高，于是在備課之時(shí)我便親自前往化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，按照教材中的“活動(dòng)探究”完整試驗(yàn)了整個(gè)案例的全部過程，以此保證公開課能夠順利無誤地進(jìn)行。但現(xiàn)實(shí)情況是，如果完全依照課本那樣進(jìn)行一整套的實(shí)驗(yàn)操作流程，那么等到具體的化學(xué)現(xiàn)象的出現(xiàn)需要近20分鐘，我想一節(jié)課就45分鐘，等現(xiàn)象就花了20分鐘，那還有操作裝置花費(fèi)時(shí)間不就至少要30分鐘，那剩下15分鐘怎么能完成教學(xué)目標(biāo)呢？于是就提出問題，和實(shí)驗(yàn)老師探討是否能改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，縮短時(shí)間。

二、實(shí)驗(yàn)探究過程

課本的實(shí)驗(yàn)：

向還原鐵粉中加入少量的炭粉，混合均勻后，將其小心撒入內(nèi)壁分別用氯化鈉溶液和稀醋酸潤濕過的兩支具支試管，按課本圖1-28組裝好儀器。幾分鐘后，打開止水夾，觀察、比較導(dǎo)管中水柱的變化和試管中的現(xiàn)象。圖1-28如下：

1.創(chuàng)新的設(shè)想

方案一 涂老師提出把還原性鐵粉用酸洗過再按課本那樣操作分別浸氯化鈉溶液和稀醋酸溶液。

方案二 蘇老師提出把鐵粉改成鐵片，然后在鐵片表面涂抹鉛筆蕊后卷成圓形分別用氯化鈉溶液和稀醋酸溶液后再照課本那樣做。

2.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)過程

實(shí)驗(yàn)藥品：0.1mol NaCl溶液、0.1mol HCl溶液、稀醋酸、鐵皮、鉛筆蕊

實(shí)驗(yàn)儀器：具支試管、導(dǎo)管、試管、U型管、橡皮塞、電流計(jì)、碳棒、導(dǎo)線

操作：

先用方案一：結(jié)果反應(yīng)所需花的時(shí)間還是較長，沒得到預(yù)想結(jié)果。

而用方案二：兩個(gè)實(shí)驗(yàn)同時(shí)做。

浸NaCl溶液只用5分鐘就可觀察到明顯現(xiàn)象，大大縮短了時(shí)間。

現(xiàn)象：浸有NaCl溶液導(dǎo)管中水柱上升。

浸稀醋酸溶液，剛開始水柱下降，而后水柱又上升。

此時(shí)出現(xiàn)了反常的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，之所以出現(xiàn)這樣的問題，到底是哪個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，是操作不當(dāng)還是藥品的問題？我們思考著，著手分析可能造成這種問題出現(xiàn)的具體原因。人們常說：盡信書不如無書。只有實(shí)踐才能得出結(jié)論，原因是：

在這種實(shí)驗(yàn)條件下，稀醋酸潤濕過的試管，水膜酸性較弱，僅有少量H+得電子生成H2，更主要的是溶解在水膜里的O2得電子發(fā)生吸氧腐蝕，而被酸浸濕過鐵析氫腐蝕速度更快，瞬間完成后就發(fā)生吸氧腐蝕，倒吸的速度和程度均大于NaCl溶液潤濕過的吸氧腐蝕。為了讓學(xué)生明白鐵在中性或弱酸條件下發(fā)生吸氧腐蝕，而在強(qiáng)酸性下發(fā)生析氫腐蝕，我們又改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置。將課本實(shí)驗(yàn)裝置改為對比實(shí)驗(yàn)裝置，如下圖：

觀察現(xiàn)象：

紅墨水起初向左側(cè)流動(dòng)，導(dǎo)致左側(cè)水柱比右側(cè)高。過了幾分鐘后，紅墨水又向右側(cè)流動(dòng)，導(dǎo)致右側(cè)水柱比左側(cè)高。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

裝置中右側(cè)b雖然用稀醋酸潤濕開始發(fā)生析氫腐蝕，而后就發(fā)生吸氧腐蝕。

經(jīng)過親身實(shí)踐，整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置也改進(jìn)得更為成功，繼而決定在上課時(shí)采用這套改進(jìn)后的裝置為學(xué)生展現(xiàn)探究活動(dòng)的魅力，通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)的明顯比對，讓學(xué)生更深刻體會(huì)鐵在什么條件下發(fā)生吸氧腐蝕和析氫腐蝕，從實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生分析問題，比較、歸納

能力。

三、與舊知識(shí)的聯(lián)系

課本安排鐵的電化學(xué)腐蝕實(shí)質(zhì)是引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注日常生活，用所學(xué)原電池工作原理解釋化學(xué)現(xiàn)象達(dá)到學(xué)以致用，加深學(xué)習(xí)理論知識(shí)，為了取得新舊知識(shí)的聯(lián)系，在上課中又補(bǔ)充一個(gè)實(shí)驗(yàn)：將鐵片和碳棒用導(dǎo)線連接后放入NaCl溶液中并接入電流計(jì)。

此實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為電流計(jì)的指針發(fā)生了明顯偏轉(zhuǎn)，這無疑說明了部分化學(xué)反應(yīng)可能會(huì)催生電流。

這樣一個(gè)簡單實(shí)驗(yàn)與課本上藥品實(shí)驗(yàn)具有十分相似的地方，這對于加深學(xué)生對原電池工作原理的理解有一定的效用。筆者在教學(xué)實(shí)踐中采用實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)，把課堂教學(xué)與研究性學(xué)習(xí)結(jié)合起來，引導(dǎo)學(xué)生通過自主活動(dòng)來探究金屬電化學(xué)腐蝕的一些規(guī)律，既有助于理解、鞏固化學(xué)知識(shí)，又能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和探究精神。