鐵吸氧腐蝕與析氫腐蝕的實驗改進

羅小艷 周均睿

摘 要：鐵的吸氧腐蝕演示實驗，是人教版高中化學新教材《化學反應原理》（選修4）課本中的一個實驗，由于所用鐵釘表面積較小、導管較粗，按照課本上的方法進行實驗，需要較長的時間才能觀察到明顯的實驗現(xiàn)象，不利于進行課堂實驗教學。鑒此，筆者對該實驗經(jīng)過研究提出了新的改進方法，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合實驗裝置在1～2 min內(nèi)同時完成鐵的吸氧腐蝕與析氫腐蝕。對比明顯，現(xiàn)象突出。

關鍵詞：橡膠隔板；雙通管；NaCl溶液；鐵粉；碳粉；CH3COOH溶液

一、 問題提出

鐵的吸氧腐蝕演示實驗，是人教版高中化學新教材《化學反應原理》（選修4）課本中的一個實驗，而且鐵的吸氧腐蝕和析氫腐蝕作為原電池教學的重點內(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、導管較粗，按照課本上的方法進行實驗，需要較長的時間才能觀察到明顯的實驗現(xiàn)象，不利于進行課堂實驗教學。鑒此，筆者對該實驗經(jīng)過研究提出了新的改進方法，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合實驗裝置在1～2min內(nèi)同時完成鐵的吸氧腐蝕與析氫腐蝕。進行兩個實驗的對比，現(xiàn)象明顯，趣味性強，給學生留下了深刻的印象。

二、 實驗過程

（一） 實驗用品

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、橡膠隔板一個、單孔橡膠塞兩個、小試管兩個、導管兩個。

（二） 實驗儀器裝置圖及組裝說明

雙通管中間用橡膠隔板隔開，導管要短一些細一些，以便觀察到明顯的實驗現(xiàn)象。

（三） 實驗步驟、現(xiàn)象及結論

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溶液潤濕過（濕過，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，說明發(fā)生了吸氧腐蝕，讓學生分析其原理：鐵做負極，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，長期放置后失水形成鐵銹。由于O2的消耗，雙通管左邊壓強變小，大氣壓將左端試管中滴有酚酞的水壓入試管中，導致A處出現(xiàn)紅色。右邊B處有氣泡產(chǎn)生，說明發(fā)生了析氫腐蝕。原理：

鐵做負極，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、使宏觀實驗現(xiàn)象與微觀的原理解釋一致，以實驗提供的事實為支持，使學生對吸氧腐蝕使氧氣參與反應的事實由抽象到直觀，促使學生對吸氧腐蝕、析氫腐蝕的本質(zhì)的認識和理解，且印象深刻。此實驗的設計解決了宏觀的實驗現(xiàn)象如何與微觀的原理解釋一致的問題，有利于教師突破重點難點，創(chuàng)新該實驗的設計，使教學效果達到預期的目標。

第二、用自制的儀器，同時完成鐵的吸氧腐蝕與析氫腐蝕，實驗現(xiàn)象對比明顯，印象深刻，達到了預期效果。

第三、啟發(fā)引導學生的思維活動，學生對吸氧腐蝕溶于水膜的氧氣得電子被還原感到難以理解，因為他們?nèi)狈Ω行哉J識，此實驗的設計很自然地啟發(fā)引導學生由實驗現(xiàn)象去分析反應原理，該實驗的裝置設計能激活學生的新思維。

參考文獻：

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作者簡介：

羅小艷，周均睿，云南省曲靖市，云南曲靖一中。