探究“钢铁锈蚀条件”的实验报告

探究“钢铁锈蚀条件”的实验报告

山西省孝义市下栅初中107班王仲卯指导教师：王雅芝

摘要：根据我们的生活经验，已经知道铁制品在干燥的空气中不易生锈，但在潮湿的空气中容易生锈，我将通过下面一组实验对铁制品锈蚀的条件进行探究。

关键词：铁锈、除氧、密封

实验目标：

1、通过设计对比实验，自主探索得出铁生锈的条件，进而推断防止铁生锈的方法。

2、通过自主探究,提升自身操作实验的能力。培养认真记录想象和表达分析结果的能力。

3、发展综合运用已学的知识技能、解决实际问题的科学态度、方法和能力。提出问题：钢铁为什么会生锈呢。

实验猜想：

我们通过仔细的观察及调查后，对铁生锈的原因作出如下猜想：

猜想1：铁生锈是因为铁与空气中的氧气接触，和氧气发生反应所致。

依据：通过观察、调查发现，裸露在空气中的铁制品很容易生锈，但涂了油漆的或镀上了一些不易生锈的金属后的铁制品却不太容易生锈。

猜想2：铁生锈是因为空气中有水蒸气，水和铁起化学反应所致。

依据：通过观察、调查发现，放在潮湿的地方的铁制品很容易生锈，但放在干燥的地方的铁制品却不是很容易生锈；

猜想3：铁生锈是因为水和空气中的氧气共同作用于铁的结果。

猜想4：与其它因素有关

依据：空气中不仅有氧气还有其他气体成分，如二氧化碳、氮气等，铁锈的生成可能与这些气体有关。

于是我们组根据日常生活经验进行猜想：铁制品生锈可能和水、空气及其他因素有关。

实验器材及药品：

试管3支，集气瓶1个，试管塞4个，燃烧匙，酒精灯，火柴，试管架，药匙，纯净水，干燥剂氯化钙，洁净的铁钉。

实验过程：

1、将3支试管分别编号为A、B、C、将集气瓶编号为D。

2、用酒精灯将A瓶烘干后，放入一枚铁钉，并加入足量干燥剂，再用橡皮塞将瓶口塞住。

3、在B瓶内装入一满瓶煮沸后的纯净水，使纯净水将铁钉完全没过，再用橡皮塞将瓶口塞住。

4、在C瓶内装入少量纯净水，使铁钉一部分在水里，另一部分裸露在空气中，再用橡皮塞将瓶口塞住。

5、在D瓶中装入适量煮沸后的纯净水，并放入一枚铁钉，瓶塞上插入燃烧匙，点燃木炭将瓶中氧气去除，密封好使其不与外部空气接触。

6、将4个试验瓶放在实验室观察4天（每天观察一次），并将观察结果记录在表格中。

A B C D

1天后无明显变化无明显变化铁钉有少许生锈无明显变化

2天后无明显变化溶液变为浅黄色铁钉有锈，水开始变黄无明显变化

3天后无明显变化试管底部出现黑色沉

淀，溶液为浅黄色铁钉生锈明显，水明显

变黄

无明显变化

实验结果及分析：

从观察结果可以得出生锈是水和氧气的作用。

因为A、B瓶不生锈，说明只有水或者只有氧气，铁都不生锈；C瓶既有水也有氧气，说明铁生锈的必要条件是水和氧气；

对比C和D瓶，D瓶中铁钉不生锈，说明空气中没有氧气不会使铁钉生锈，从而得出氧气和水能使铁生锈。

因此，我们得出以下结论：

铁生锈的必要条件是氧气、水同时存在。

进一步探究：

1、B试管中为什么会出现黑色沉淀呢？溶液为什么会变为浅黄色呢？

经过与指导老师的交流，我们认为：我所取得纯净水可能显酸性，腐蚀掉铁钉中的铁，使里面的碳沉到水底，所以会出现黑色沉淀。纯净水中难免会溶有少量氧气，使铁钉生锈，氧化铁与酸反应，生成三价铁离子，显黄色，所以溶液会变为浅黄色。

2、在实际生活和生产中我们应该采取哪些具体方法来防止铁制品生锈呢？

（1）、保持铁制品表面干燥和洁净

（2）、在铁制品表面涂一层保护膜如：刷油漆、涂油、烧搪瓷、镀上一层耐磨、耐腐蚀的金属铬、高温灼烧金属，进行“烤蓝”处理等

（3）、制成合金钢，如不锈钢

（4）、金属自我保护（氧化膜）

参考文献

[1] 义务教育教科书化学九年级上册.北京：人民教育出版社.2012

[1] 义务教育教科书化学九年级下册.北京：人民教育出版社.2012

[1] 全日制普通高级中学教科书化学第二册. 北京：人民教育出版社.2003