钢铁吸氧腐蚀演示实验的创新设计

钢 铁 吸 氧 腐 蚀 演 示 实 验 的创 新 设 计
口 朱 石 明 陈 凯
１ ．江 苏省 兴化 市戴 窑 高级 中学 ２ ５４ ； ．江 苏南 京晓庄 学 院生物 化工 与环境工 程 学院 ２ ｌ ７ ２７１ ２ １１ １
摘 要 用 实 验 显 示钢 铁 腐 蚀 的 普遍 性 ， 明钢 铁 腐 蚀 主要 表 现 为 有 氧 气 参 加 的原 电 池反 应 ， 通 过 微 型 实验 检 验 正 负 电 证 并
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 ， 计 了一 系 列 的 课 堂 演 设 示 实验 ， 验 总耗 时 仅 需 １ ｍ ｎ左 右 。在 新 授 课 实 ０ ｉ 时如 能在课 堂上 增 补 以下演 示 实 验 ， 不仅 有 利 于
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
极 有 关 离子 的 生 成 ， 学 生在 实 验探 究 中 掌握 钢 铁 吸 氧 腐蚀 的 相 关知 识 。 让 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
《 中化 学课 程 标 准 》 《 高 在 化学 反 应 原 理》 选 修 模块 中 ， 求 “ 解 释 金 属 发 生 电化 学 腐 蚀 的 要 能
的 ！ 。奇迹 发 生 了 ， 表 发生 了 明显 的偏 转 （ ） 电 电
流 可大 于 １０ Ａ） 然 后 电 流 又 渐 渐 变 小 。 按 中 ０１ ， ￣
・
１ ４ ・
Ｅ ｕ ａｉｎ ｌ ｕｐ ｎ ｄ Ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ １２ ｄ ｃ ｔ ａ Ｅｑ ｉｍｅ ｔ ｏ Ａｎ ｘ ｅｉ ｎ ． ７，Ｎ ． Ｖｏ ｏ ５，２ １ ０ １
蚀” —— 钢 铁腐蚀 为何 主要 表现 为有 氧气 参 与 的
我们 先重现 一下 当时 的事 实 ： ［ 验 １ 将 氯化钠溶 液加 入有 棉布 隔膜 的水 实 ］
槽 中 ， 导线连 接 好二 只铁 片 电极 及 物 理 教学 用 用 演示 电流 计 （ 程 Ｉ ０ Ａ） 观 察 是 否 有 电 流 产 量 Ｏ１ ， ￣
液， 再将 准备 好 的二 只一 样 的铁 片 电 极 （ 前 用 提 铁砂 纸打 磨 除 去 表 面 铁 锈 ） 与 一 只 物 理 上 用 的 ，
１ ０ Ａ演示 电流 计 ， 结好 导 线 。特 别 应 注 意 的 ０１ ｘ 连
是应 先将 连 电表 负极 的铁 片插 入溶 液 １ Ｏ～２ ｓ ０ 左
溶 液 中富裕更 多 的 氧气 必 然 成 为原 电池 的 正极 。
笔者 在读 高 中的 时候 ， 别 喜 爱 搞些 手 工 制 特 作 。在 一 次摆弄 自己“ 土制 ” 万 用 电表 ” ， 的“ 时 发 现 了一个 令 当时 的笔 者 无法 解 释 的 现象 ： 当将 自
于是 ， 验 者 就 可 以 预 料 电wenku.baidu.com表 将 会 正 向 偏 转 实
消去 反应顺 利进行 。
调 速搅拌 的特 点 ， 反应 混合溶 液充分 接触 ， 使 大大 加 快反应 速度 。 ② 针对 溴 乙烷和 乙醇 的沸 点 都 比较 低 （ 乙 溴 烷 为 ３ ． ℃ ） 若 采 用 酒 精 灯 直 接 加 热 的方 式 会 ８４ ，
导致 液体 暴沸 、 乙烷 来 不 及 发生 消去 反应 就 快 溴
右 ， 将连 电表 正 极 的铁 片插 入 溶 液 中 （ 是 本 再 这
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）
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
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？
属腐 蚀 的措施 ” 。教师 开展 “ 铁 吸氧腐 蚀 ” 学 钢 教 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 “ 何 腐 ， 如
（ ４）实 验 优 点
速 挥发及 反应器 内气 流不稳 定而 引起反 应液倒 吸
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 、 置分层 ， 静 不利 于反应 物接 触
发生 消去反 应 的毛 病 ， 用磁 力 加 热搅 拌 器 具 有 利
等毛病 ， 用磁力 加热搅 拌器 具有调 温控 温 、 采 防止 暴沸 及 ｕ形 长导 管进行 冷 凝 回流 的优点 ， 利 于 有