《钢铁吸氧腐蚀再探究》教学设计
钢铁吸氧腐蚀演示实验的创新设计
（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
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
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(省级化学实验说课大赛获奖案例)
《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
《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。
高中化学人教版选修四第四章第四节《金属的电化学腐蚀与防护——铁的吸氧腐蚀》说课稿
《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。
九年级《钢铁的锈蚀与防护》教案、教学设计
为了巩固学生对《钢铁的锈蚀与防护》这下作业：
1.请学生结合所学知识，观察并记录家中或学校附近的金属制品锈蚀情况，分析可能的原因，并提出相应的防护措施。要求提交一份详细的调查报告，包括观察到的现象、分析原因、防护措施及预期效果。
2.设计一项实验，验证不同防护方法对钢铁锈蚀的防护效果。要求学生撰写实验方案，包括实验目的、原理、材料、步骤、预期结果等，并在实验过程中注意观察、记录和分析数据。
3.针对本节课学习的钢铁锈蚀与防护知识，结合生活实际，创作一份科普宣传海报。海报内容应包括钢铁锈蚀的原因、危害、防护方法等，要求图文并茂，形式新颖，有吸引力。
4.撰写一篇关于钢铁锈蚀与防护的短文，分享学习收获和感悟。文章应包括对钢铁锈蚀原因、防护措施的理解，以及在学习过程中的心得体会。
5.完成课后练习题，巩固所学知识。要求学生在规定时间内独立完成，并对错题进行认真分析，查找原因，确保知识点的掌握。
作业布置原则：
1.注重实践性与探究性，培养学生的动手操作能力和创新能力。
2.鼓励学生发挥主观能动性，将所学知识应用于实际生活。
3.作业难度适中，符合学生的认知水平，使学生在完成作业的过程中获得成就感。
4.教师应及时批改作业，给予评价和反馈，指导学生改进学习方法，提高学习效果。
2.通过分组讨论、实验探究等形式，引导学生主动参与教学活动，提高学生的动手操作能力和团队协作能力。在实验过程中，教师应关注学生的操作规范，及时纠正错误，确保实验安全。
3.教学过程中注重理论联系实际，结合生活案例，让学生了解钢铁锈蚀给社会带来的危害，以及采取防护措施的重要性。
4.创设问题情境，引导学生思考以下问题：为什么同一环境下，有些钢铁制品容易生锈，而有些却不容易？防腐蚀方法的选择与钢铁制品的使用环境有何关系？通过问题驱动，激发学生的探究欲望，提高解决问题的能力。
《金属的腐蚀与防护》教学设计
结合以上实验探究，请你全面科学地解释一下暖宝宝发热的工作原理。
本质：暖宝宝的放热过程也是铁粉被腐蚀的过程，将其称为“铁的吸氧腐蚀”
【板书】吸氧腐蚀
【学生展示】根据图片中展示的吸氧腐蚀原理，自填学案。
【学生展示】请根据图片中展示的自然界中的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ性条件下金属腐蚀原理，自填学案。
【板书】析氢腐蚀
情感态度价值观：通过实验和事实图片学生认识到暖宝宝发热和金属吸氧腐蚀原理一致，建立了科学原理能为人类造福，也能带来损失的意识。赞赏化学对社会发展的重大贡献，引导学生能对社会热点问题作出正确判断。培养学生严谨求实的科学态度和担当社会责任的核心素养。
【教学方法】
启发式教学法、实验探究教学法；数字化实验教学法；
直观教学法实验现象、视频演示、图片展示
【教材分析】《金属的电化学腐蚀与防护》是人教版高中化学选修四《化学反应原理》第四章第四节。本课在学习了原电池原理及电解池原理的基础上展开，介绍了金属腐蚀造成的严重危害、电化学腐蚀的原理及防止金属腐蚀的几种方法，重点是掌握金属电化学腐蚀（析氢腐蚀和吸氧腐蚀）的本质，并具体地介绍了牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法,不但运用原电池原理(牺牲阳极的阴极保护法)，也再次运用了电解原理(外加电流的阴极保护法),突出了化学学科的特点，加深了学生对化学能与电能相互转化的认识。本节内容是本章理论知识的实际应用，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。
【学生质疑】该现象仅能说明空气中有组份被消耗，但不能说明就是氧气。
【教师活动】演示暖宝宝工作原理的数字化实验。
说明：根据曲线可以看出压强逐渐降低，氧气含量逐渐降低，可以证明是氧气被消耗了。数字化实验更能直观说明暖宝宝的发热原理。
对钢铁吸氧腐蚀过程的实验探究
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。
案例50 《铁的吸氧腐蚀实验改进》
装置
实验
步骤
及现象
1.如图1所示组装仪器,检验装置的气密性。
2.在锥形瓶中收集一瓶氧气,塞上胶塞。在小烧杯中倒入少量滴有墨水的水(水不要加太多,没过胶头滴管末端即可)。
3.打开胶塞,向锥形瓶中快速加入3~4mL饱和食盐水、2g铁系脱氧剂。塞上胶塞,捏住乳胶管,轻轻摇晃晃锥形瓶,使悬浊液均匀挂于锥形瓶丙壁上。
4.将胶头滴管放入小烧杯中。
5.实验端倒吸一段高度约为5mm的稳定液柱。大约0.5min后液柱开始迅速升高,1min后液柱高度超过25mm,如图2所示。
创新
设计
后的
优点
1.利用毛细现象,使用饼干包装袋中的铁系脱氧剂,方法新颖,趣味性强。
2.废物利用,于细微处传递化学对社会的爱与责任。
3.实验装置和实验过程得以大幅简化。
4.实验用氧气代替空气,可以更好地说明氧气参与了反应。
案例50《铁的吸氧腐蚀实验改进》
实验名称
《铁的吸氧腐蚀实验改进》
实验目的
利用毛细现象和饼干包装盒中的铁系脱氧剂进行“铁的吸氧腐蚀”实验改进，以获得简明扼要、方法新颖且富于趣味性的实验改进方案。
实验原理
铁在氧气、水的作用下生锈，饱和食盐水对铁生锈有催化作用。
实验仪器
及药品
锥形瓶、小烧杯、去掉乳胶头的胶头滴管、铁系脱氧剂、饱和食盐水、墨水。
再探钢铁吸氧腐蚀实验的试剂配比
内壁被氯化 溶液湿润 过 具支试 管
②将 试样倒 入 装 有 过量 盐 酸 的锥 形 瓶 中 ， 用 排水 法 收集 生成 的 氢气 ， 根据 氢 气 的体 积 （ Ｖ ） 推
算铁 的质 量 。
铁 粉和炭粉 的混合物
③抽 滤反 应残 留物 ， 取出滤渣， 微热烘干， 冷 却称 量 （ ｍ ） 。 ④ 用酒精喷灯 灼烧 滤渣 至黑 色物 质 （ 活 性 炭） 消失 ， 只剩金黄色粉末（ 蛭石 ） 。冷却 ， 称量 （ ｍ ） 。 （ ２ ） 实验 结果 （ 见表 １ ）
很好的效果。
关键词
吸氧腐蚀
速度
试 剂 配 比
《 化 学反 应原 理》 采用 图 １ 装置 ， 通 过 导管 中 液面 的上 升说 明钢 铁在 该 环境 中发 生 了 “ 吸 氧腐
蚀” 。 由于教 材 没 有 说 明试 剂 的用 量 ， 不 同试 剂配 比所 观察到 的液柱 上 升时 间从数 分钟 到数 十 分钟 不 等 。为 了 获 取 最 佳 试 剂 配 比 ， 作 了 以下
实 验
１ 定 量分 析暖 宝宝 ， 初 探药 品用 量
暖宝宝 的发 热原理 是铁 的吸 氧腐蚀 。利 用暖
宝宝 的药 品代替 铁粉 和炭粉 的混 合物 ， 效果很 好 。
参考说 明书 中的成分 ， 设计 如下定 量实 验 。
（ １ ） 实验步骤
① 用 电子天平 称 取 ｍ ｇ暖 宝 宝 的 药 品 作 为
再 探 钢 铁 吸 氧 腐 蚀 实 验 的 试 剂 配 比
口 陈 良 赵 琦
浙江省 杭 州第九 中学 ３ １ ０ ０ ２ ０
摘 要 借助“ 暖宝宝” 成 分 的 定 量 分析 ， 初 探 药品 用量 ； 利 用 变 量控 制 的 方 法 ， 找 到 了液 柱 迅 速 上升 的试 剂 配 比。 探 究 获得
钢铁吸氧腐蚀演示实验的创新设计
学 生对钢 铁 的腐 蚀 有 深 刻 的理 解 ， 且对 后 来 学 而
习金 属 的防护会 有更 大 的益 处 。
１ 重 现 一 次偶 然 的发 现 （ 味 钢 铁 腐 蚀 问 题 的 趣
引 出）பைடு நூலகம்
实 验成功 的秘诀 ！这是 因为先 放入 的铁 片 由于 局 部 的吸氧 腐蚀 而 消耗 了一 部 分 氧气 ， 氧 气 的 浓 故 度必 然小 于棉 布另 一 侧 的溶 液 ， 后插 入 的铁 片 因
生。
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
如 图 １ 本实验 选用 长方 形 的 塑料 水槽 ， ， 中间 加一 个棉 质 的隔膜 ， 两边 连通 ， 使 只是 减缓 了两极 的氧气 的相互扩 散 。先在 其 中加 入适 量食盐 水溶
③从 化学 课堂 教学角 度和 实验整 体设计 角度 出发 ， 溴 乙烷 的消 去 反应 及 检 验 产物 乙烯使 酸 对 性 高锰 酸钾溶 液褪 色 进 行组 合 设 计 ， 实验 整 体 使 感强， 操作 简便 ， 现象 明显 ， 演示效 果好 。
（ 稿 日期 ：０ ０１ ８ 收 ２ １ ．０ ）
原因， 认识 金属腐 蚀 的危 害 ， 通过 实验探究 防 止金
制 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 ， 了 ！ 怪 难道 相 同的铁 电极也 能构 成原 电池 吗？
铁粉吸氧腐蚀系列实验的设计及应用
铁粉吸氧腐蚀系列实验的设计及应用作者：徐泓朱敏魏明贵来源：《化学教学》2015年第04期摘要：依据铁的吸氧腐蚀原理，使用铁粉、碳粉、食盐水等试剂和常规玻璃仪器以及数字实验技术，开发了空气中氧气含量的测定、铁氧化过程的能量变化、铁粉的吸氧腐蚀、影响化学反应速率因素等系列实验设计，并应用于教学实践，可充分发挥吸氧腐蚀的教育价值及其教学功能。
关键词：铁粉；吸氧腐蚀；系列设计；实验探究文章编号：1005–6629（2015）4–0063–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B吸氧腐蚀是生活中最常见的金属腐蚀形式，其存在一方面对生活中金属资源（尤其是铁）造成大量浪费，在建筑、医疗等许多方面给人类带来很多不利的影响；另一方面利用吸氧腐蚀原理研发的食品脱氧剂、暖宝宝等产品，又给人类生活带来了安全和便捷。
中学化学教学中有很多内容涉及吸氧腐蚀，本文从正面、积极的视角，利用铁的吸氧腐蚀开发出空气中氧气含量的测定、铁氧化过程中的能量变化、铁粉的吸氧腐蚀、影响化学反应速率因素等几个系列实验，通过教师在教学中的实践应用，充分发挥这一教学资源的教育价值和实验教学的功能。
1 空气中氧气含量的测定利用红磷燃烧测定空气中氧气含量的实验一直是我国初中化学教材中的经典实验，但该实验在原理上由于当红磷在密闭容器中不再燃烧时，仍会有3.45%～7.6%的氧气残留[1，2]，即红磷燃烧不能完全耗尽空气中的氧气；在操作上由于当燃着的红磷在伸入瓶中的一瞬间，瓶内空气膨胀，会排出相当一部分空气，影响测量的科学性和准确性[3]。
而文献显示[4，5，6]：以还原铁粉为主的脱氧剂，短时间内可除去密闭容器中氧气，使食品处于无氧状态（O2浓度0.01%以下），说明铁的吸氧腐蚀几乎能耗尽密闭装置中的氧气。
因此，可利用脱氧剂吸收氧气的原理，即铁的吸氧腐蚀设计实验以测量空气中氧气含量。
1.1 实验设计及过程连接装置如图1所示，检验气密性。
实验时先将滤纸裁成长方形，大小以刚好能附着在250mL广口瓶内侧一圈为宜，用胶头滴管吸取约4mL 1 mol/L NaCl溶液使滤纸浸润并粘附在广口瓶内侧。
铁吸氧腐蚀的实验创新
铁吸氧腐蚀的实验创新铁的吸氧腐蚀一直是化学教学中的一个难点，对正极氧气参与的电极反应学生难以理解和接受。
按照人教版《化学反应原理》中“铁的吸氧腐蚀实验”的方案进行实验[1]，5~8分钟才有明显现象；其次该实验说服力也不够强，导管中液面上升不能证明一定是氧气参与了反应，也可能是空气中其他气体参与了反应。
为此笔者通过反复实验探究，设计出30秒即可出现明显现象，且排除了其他气体干扰的实验方案，有效地提高了课堂教学效率。
1 实验药品及仪器（1）药品：H2O2、MnO2、还原铁粉、石墨粉、品红溶液、饱和氯化钠溶液、pH试纸。
（2）仪器和用品：具支试管、试管、玻璃导管、T形玻璃三通、橡皮塞、乳胶管、止水夹、试管架、纱布。
图1 铁吸氧腐蚀实验的实物图2 实验改进的方法、步骤及现象（1）按图1所示组装仪器、检查装置的气密性。
（2）收集纯氧：从装置中取下带乳胶管的具支试管，夹住止水夹1，用排水法收集一具支试管纯净的O2（用MnO2催化分解H2O2制取），塞好橡皮塞。
（3）放入药品：将2 g铁粉和0.5 g石墨粉充分混合后，均匀撒在浸有氯化钠溶液的纱布上，再用胶头滴管吸取氯化钠溶液滴在粉状混合物上，卷好纱布后迅速将其放入充满O2的具支试管中，塞紧橡皮塞，放入试管架并与T形玻璃三通相连接。
（4）调节液面：打开止水夹1，发现右侧玻璃导管内液面明显低于试管内的液面（由于塞紧橡皮塞时气压增大，造成右侧导管在液面下产生一段气柱）。
打开止水夹2，使装置内部与外界大气相通，当导管的内外液面相平时,夹住止水夹2。
（5）记录现象：30秒导管中就出现了4 mm高的液柱，液柱高度随时间的变化记录见表1（22℃）。
一段时间后拔出橡皮塞，用10 mL蒸馏水洗涤具支试管中的纱布，取出纱布后用玻璃棒蘸取少量上层清液，点在pH试纸上，测得溶液呈碱性。
打开纱布后能明显看到纱布上沾有少量红褐色的铁锈，进而表明铁发生了吸氧腐蚀。
3 实验创新的优点（1）用纯氧代替空气，既排除了空气中其他气体的干扰，也加快了铁腐蚀的速率，使液柱快速上升，从而证明氧气参与了电极反应。
《钢铁吸氧腐蚀再探究》教学设计
《钢铁吸氧腐蚀再探究》教学设计吸氧腐蚀是人教版化学选修4第四章电化学基础第四节《金属的电化学腐蚀与防护》的部分内容。
相比之下，析氢腐蚀是产生气体，现象和反应原理学生比较熟悉，而吸氧腐蚀是吸收气体，表现为速率不快，某些现象不够明显，甚至仍有同学对吸氧腐蚀过程中氧气的参与与否表示怀疑，对锈蚀结果都很熟悉、而对锈蚀过程却很陌生，对生锈的严重性及应用认识不够。
故本人想对吸氧腐蚀的原理、过程、应用等做进一步的介绍，这样既可以加强对所学知识的巩固，同时又能对学生学科素养加以培养与提升。
一、教材内容与学生学情1.教材地位：钢铁的吸氧腐蚀是金属腐蚀最普遍的一种现象，和析氢腐蚀一起同属于电化学腐蚀，安排在第四章电化学的最后一节。
是对前三节电化学原理知识的应用和总结，符合先理论后实际的认知规律，同时也体现了化学学科学以致用的初衷。
2.学生学情：在知识上，学生已经完成电化学原理的认识、理解与训练，初步掌握了比较化学反应速率快慢的方法，以及控制变量法；在能力上，初步具备对实验原理、操作、装置的描述和评价能力，具有一定的归纳、演绎和逻辑推理能力。
在心理上，高三学生相比较于高一、高二学生，比较成熟理性，具有一定的动手能力、合作意识以及对化学现象背后的原因具有较强的求知欲。
二、教学重难点与目标1.教学重难点：(1)教学重点：钢铁吸氧腐蚀的原理；钢铁锈蚀过程的探究；钢铁吸氧腐蚀能量转化的探究；吸氧腐蚀的应用。
(2) 教学难点：钢铁锈蚀过程的探究；“暖宝宝”的制取及分析。
2.教学目标：(1)知识目标：通过符号、宏观、微观以及曲线等化学的“四重表征”完成对吸氧腐蚀的进一步理解，通过吸氧腐蚀的应用达到学以致用的目的。
(2)能力目标：通过学生对吸氧腐蚀过程的探究、能量实验的设计与体验、“暖宝宝”的制取与思考，训练并提升学生分析问题、解决问题的能力。
(3)情感态度、价值观：通过对比“钢铁锈蚀的危害”与吸氧腐蚀的应用——“暖宝宝”，让学生意识到化学是一把双刃剑。
铁的吸氧腐蚀创新教学设计
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。
铁的吸氧腐蚀实验的新设计
铁的吸氧腐蚀实验的新设计作者：陈云来源：《化学教学》2018年第04期摘要：依据铁的吸氧腐蚀原理，运用“一次性暖贴”、玻璃仪器以及手持技术改进传统实验。
采用玻璃仪器探究铁的吸氧腐蚀过程中的物质转化，进一步利用氧气传感器和温度传感器对铁氧化过程的能量变化、铁的吸氧腐蚀的微观原理、影响铁的吸氧腐蚀速率因素等进行实验探究，说明钢铁的吸氧腐蚀是一个氧气参与的放热反应。
关键词：吸氧腐蚀；氧气传感器；温度传感器；实验探究文章编号： 1005-6629（2018）4-0059-03 中图分类号： G633.8 文献标识码： B1 问题的提出苏教版《化学反应原理》在金属的电化学腐蚀中设计了这样的活动与探究：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，按图1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。
图1 教材上铁的腐蚀实验装置学生对实验现象进行分析时可能存在以下困惑：钢铁在潮湿空气中容易生锈为什么是吸氧腐蚀过程，如何证明？铁原子失电子，氧化产物是什么，如何证明？导管内水柱上升只能说明具支试管内气体减少，怎么证明是O2参加反应呢？是否可以从定性和定量两个角度证明O2参与吸氧腐蚀过程？化学解惑的重要途径就是实验探究，利用玻璃仪器的传统实验呈现物质变化的宏观现象，借助电子传感器捕捉化学反应过程中的细微变化，通过手持技术对铁的吸氧腐蚀实验进行改进和补充，从而帮助学生正确理解吸氧腐蚀的概念，解决学生的疑惑问题。
2 实验探究分析铁的吸氧腐蚀原理2.1 实验原理不纯的金属与电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
当在钢铁表面形成的电解质溶液薄膜呈中性或酸性很弱，且溶有一定量的氧气时发生吸氧腐蚀，反应如下：负极反应： Fe-2e-Fe2+正极反应： 2H2O+O2+4e- 4OH-电池总反应： 2Fe+O2+2H2O2Fe（OH）2后续进一步反应： 4Fe（OH）2+O2+2H2O4Fe（OH）3， 2Fe（OH）3Fe2O3·xH2O+（3-x）H2O本实验设计从两个角度分析铁的吸氧腐蚀实验原理：（1）为验证铁的吸氧腐蚀是电化学过程，将铁、碳从微观粒子放大到铁钉和碳棒，通过连接微电流计观察指针偏转情况说明构成原电池。
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《钢铁吸氧腐蚀再探究》教学设计
吸氧腐蚀是人教版化学选修4第四章电化学基础第四节《金属的电化学腐蚀与防护》的部分内容。
相比之下，析氢腐蚀是产生气体，现象和反应原理学生比较熟悉，而吸氧腐蚀是吸收气体，表现为速率不快，某些现象不够明显，甚至仍有同学对吸氧腐蚀过程中氧气的参与与否表示怀疑，对锈蚀结果都很熟悉、而对锈蚀过程却很陌生，对生锈的严重性及应用认识不够。
故本人想对吸氧腐蚀的原理、过程、应用等做进一步的介绍，这样既可以加强对所学知识的巩固，同时又能对学生学科素养加以培养与提升。
一、教材内容与学生学情
1.教材地位：钢铁的吸氧腐蚀是金属腐蚀最普遍的一种现象，和析氢腐蚀一起同属于电化学腐蚀，安排在第四章电化学的最后一节。
是对前三节电化学原理知识的应用和总结，符合先理论后实际的认知规律，同时也体现了化学学科学以致用的初衷。
2.学生学情：在知识上，学生已经完成电化学原理的认识、理解与训练，初步掌握了比较化学反应速率快慢的方法，以及控制变量法；在能力上，初步具备对实验原理、操作、装置的描述和评价能力，具有一定的归纳、演绎和逻辑推理能力。
在心理上，高三学生相比较于高一、高二学生，比较成熟理性，具有一定的动手能力、合作意识以及对化学现象背后的原因具有较强的求知欲。
二、教学重难点与目标
1.教学重难点：
(1)教学重点：钢铁吸氧腐蚀的原理；钢铁锈蚀过程的探究；钢铁吸氧腐蚀能量转化的探究；吸氧腐蚀的应用。
(2) 教学难点：钢铁锈蚀过程的探究；“暖宝宝”的制取及分析。
2.教学目标：
(1)知识目标：通过符号、宏观、微观以及曲线等化学的“四重表征”完成对吸氧腐蚀的进一步理解，通过吸氧腐蚀的应用达到学以致用的目的。
(2)能力目标：通过学生对吸氧腐蚀过程的探究、能量实验的设计与体验、“暖宝宝”的制取与思考，训练并提升学生分析问题、解决问题的能力。
(3)情感态度、价值观：通过对比“钢铁锈蚀的危害”与吸氧腐蚀的应用——“暖宝宝”，让学生意识到化学是一把双刃剑。
并从中启迪学生对化学知识的创新应用以及对事物的全面认识。
三、教学流程
四、教学过程
五、教学板书（主板）。