钢铁吸氧腐蚀的实验
钢铁吸氧腐蚀正极反应
钢铁吸氧腐蚀正极反应
《钢铁吸氧腐蚀正极反应》
钢铁作为一种常见的金属材料，在不少行业中都有广泛的应用。
然而，钢铁在特定环境下容易发生腐蚀现象，其中的一个重要原因就是钢铁吸氧腐蚀正极反应。
本文将介绍钢铁吸氧腐蚀正极反应的基本原理和其对钢铁腐蚀的影响。
钢铁吸氧腐蚀正极反应是指在氧气存在的情况下，钢铁表面发生的一种电化学反应。
具体来说，当钢铁与氧气相接触时，钢铁表面的铁离子会与氧气中的电子结合，形成氧化铁（Fe2O3）。
这个反应过程可以表示为：
4Fe + 3O2 -> 2Fe2O3
这个反应同时也是钢铁的腐蚀过程中的正极反应。
在这个反应中，钢铁失去电子成为正离子，进而与环境中的其他物质发生电化学反应，导致钢铁的腐蚀和破坏。
钢铁吸氧腐蚀正极反应对钢铁的腐蚀速率有着很大的影响。
事实上，氧气是钢铁腐蚀的主要原因之一。
当钢铁表面存在氧气时，这个正极反应会不断进行，使得钢铁的腐蚀速率加快。
特别是在湿润的环境中，钢铁表面的氧气含量较高，因此钢铁的腐蚀现象也更加明显。
为了防止钢铁的吸氧腐蚀正极反应，可以采取多种方法。
其中一种常见的方法就是涂层保护。
通过在钢铁表面涂上一层能够隔绝氧气的保护层，可以有效地减缓钢铁的腐蚀速度。
此外，也可以通过使用带有抗腐蚀性能的合金材料来替代纯钢铁，以减少正极反应过程，从而延缓钢铁的腐蚀。
总之，钢铁吸氧腐蚀正极反应是钢铁腐蚀的重要因素之一。
了解这个反应的原理和影响，有助于我们采取相应的措施来防止钢铁的腐蚀。
通过合理的保护措施，我们可以延长钢铁的使用寿命，减少经济和环境上的损失。
金属的电化学腐蚀钢铁的吸氧腐蚀
(+) (—)
谢谢
苏教版 高二 化学 选修4《化学反应原理》
金属的电化学腐蚀
钢铁的吸氧腐蚀
福建省长乐第一中学化学组 施志斌
1. 实验部分
实验仪器：胶头滴管 实验药品：酚酞和铁氰化钾的混合溶液、铁片 实验操作：将混合溶液滴在铁片上，进行观察。
注：铁氰化钾能与亚铁反应：3Fe2+ + [Fe(CN)6]3- =Fe3[Fe(CN)6]2 ↓ （蓝色沉淀）
Fe2O3·xH2O （铁锈）
3. 总结
金属与电解质溶液接触，发生原电池反应， 金属失去电子而被氧化的现象。
金属的电化学腐蚀
吸氧腐蚀
其他
由于空气中的氧气溶于金属表面的水膜而发生的电 化学腐蚀。
4. 微练习:（2014福建理综卷）
铁及其化合物与生产、生活关系密切。 （1）右图是实验室研究海水对铁闸 不同部位腐蚀情况的剖面示意图。 ①该电化腐蚀称为___吸__氧__腐__蚀____。 ②图中A、B、C、D四个区域，生成铁 锈最多的是 B (填字母)。
2. 理论分析
俯视图
液滴
O2 (-) (+)
铁片 平视图
2. 理论分析
O2
(正极) OH—
H2O
Fe(OH)23
O2
Fe2+
(负极)
负极：2Fe - 4e— = 2Fe2+ 正极：2H2O + O2 + 4e— = 4OH—
Fe2+ + 2OH— = Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = Fe(OH)3
利用钢铁的吸氧腐蚀测定空气中氧的含量
(3) 实验结论 当红色的水穿过活性炭层以后，变为无色的水， 充分说明活性炭可以吸附色素。 (4) 实验优点 ①实验操作方便，实验的对比性强。 ②有利于培养学生的科学方法，如对比法、移植法、 替换法等。
端管口，注意使玻璃管内外的水面相平 ( 如图 1 所示 )( 目 的是使量气装置里面的气体压强为外界大气压 )。
图1 (4) 玻璃管内水面不断上升，每隔一段时间观察一 次玻璃管内水面的上升情况。向烧杯内添加适量水，使 玻璃管内外水面相平。同时可以看到玻璃管内壁上的深 灰色还原铁粉慢慢变成了红褐色。 (5) 当玻璃管内水面停止上升时，实验结束，读出 水面高度。 (6) 拔开橡胶塞，将燃烧的木条伸入玻璃管内检验 剩余的气体。木条熄灭，说明剩余气体中不含氧气或者 氧气含量很少。 (7) 玻璃管内壁上的铁锈可用含有稀盐酸的水浸泡 后除去。 五、注意事项 (1) 要尽可能地将铁粉均匀撒在玻璃管的内壁上， 刻度线“1”以下部分不要粘上铁粉。
(上接29页) (2) 为了消除玻璃管内水面上升造成的误差，随着
水面上升要同时向烧杯内加水，使玻璃管内外水面保持 相平。
(3) 整个实验过程与所处环境温度有一定的关系， 实验证明在室温 (20 ～ 25℃ ) 时，大约 50 s 左右就可以 看到玻璃管中的液面缓慢上升 ( 如图 2 所示 ) ；2min 时， 玻璃管中的液面上升至 1/10 左右刻度处，并且液面的 上升速度越来越快；25min 左右时，液面基本稳定在 1 刻度处 ( 如图 3 所示 )。
参考文献
[1] 王海生 .U 型管在初中化学实验中的妙用 [J]. 成功 : 教育版 ,2013(5):41-42.
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《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？这一系列问题对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,结合个人的探究,设计了一系列课堂演示实验,实验总耗时仅需10分钟左右。
在新授课时如能在课堂上增补以下演示实验,不仅有利于学生对钢铁的腐蚀有深刻的理解,而且对以后学习金属的防护会有更大的益处。
一、重现一次偶然的发现（趣味钢铁腐蚀问题的引出）笔者在读高中时,特别喜爱搞些手工制作。
在一次摆弄自己“土制”的“万用电表”时,发现了一个令当时的笔者无法解释的现象：当将自做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！难道相同的铁电极也能构成原电池吗？我们先重现一下当时的事实：【实验1】将氯化钠溶液加入有棉布隔膜的水槽中,用导线连接好2只铁片电极及物理教学用演示电流计（量程100µA）,观察是否有电流产生。
如图2,本实验选用长方形的塑料水槽,中间加1个棉质的隔膜,使两边连通,只是减缓了两极氧气的相互扩散。
先在其中加入适量食盐水溶液,再将准备好的2只一样的铁片电极（提前用铁砂纸打磨除去表面铁锈）,与1只物理上用的100µA演示电流计,连接好导线。
特别应注意的是：应先将连电表负极的铁片插入溶液10～20秒左右,再将连电表正极的铁片插入溶液中（这是本实验成功的秘诀！因为先放入的铁片由于局部吸氧腐蚀而消耗了一部分氧气,故氧气的浓度必然小于棉布另一侧的溶液,后插入的铁片因溶液中富含更多的氧气必然成为原电池的正极。
PH对钢铁吸氧腐蚀的影响
【摘要】本文中的钢铁的吸氧腐蚀实验是高中化学教材"化学反应原理"中的一个演示实验，在课题研究中，主要通过观察不同ph的溶液对钢铁腐蚀速率的影响，来确定教学实验中最适宜的ph值。
【关键词】教学实验ph值吸氧腐蚀1．前言在《普通高中化学课程标准（实验）》中，"化学反应原理"选修模块对教学的要求是"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。
"在该部分内容的教学，教师一般采用实验的形式呈现给学生。
这一部分内容是高中化学教材"化学反应原理"中的一个实验，人教版中作为教师演示实验，是将铁钉用饱和食盐水浸泡后进行实验的，但是至少要等待10分钟甚至更长时间才能观察到水柱上升。
苏教版中则是作为学生的探究实验，而与人教版的不同在于，苏教版在铁粉中掺入少量炭粉，混合均匀后用氯化钠溶液浸泡，再使之发生无数微小的原电池反应的条件下进行吸氧腐蚀，进而观察因为氧气在腐蚀中被消耗后产生水柱的上升，但是苏教版教材中的实验同样也需要较长的时间才能观察到现象。
在课堂上等待这样长的时间才能观察到实验现象，无论是作为教师演示实验还是学生探究实验，显然都是不恰当。
因此，选择合适的ph值，使实验能够在较短的时间内完成，成了在该实验教学过程中存在的一个问题。
2.实验部分2.1实验原理（1）钢铁表面形成水膜酸性较强时，发生析氢腐蚀的电化学反应如下：负极（fe）：fe=fe2++2e-正极：2h++2e-=h2电池反应：fe+2h2o=fe(oh)2+h2↑由于有氢气放出，所以称之为析氢腐蚀。
（2）钢铁表面形成水膜酸性较弱时发生吸氧腐蚀的电化学反应如下：负极（fe）：fe=fe2++2e-正极：o2+2h2o+4e-=4oh-电池反应：2fe+o2+2h2o=2fe(oh)2由于反应过程吸收氧气，所以也叫吸氧腐蚀。
析氢腐蚀与吸氧腐蚀生成的fe(oh)2均可被氧所氧化，生成fe(oh)3 ：4fe(oh)2+o2+2h2o=4fe(oh)32.2实验方案：1、配制1mol/l nacl溶液，添加1mol/l盐酸溶液，调节不同ph。
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。
吸氧腐蚀
吸氧腐蚀摘要：本文从吸氧腐蚀的定义和发生吸氧腐蚀的必要条件出发，剖析了氧的阴极还原过程及其过电位和吸氧腐蚀的控制过程及特点，介绍了吸氧腐蚀的影响因素和常用的防腐方法，并结合腐蚀实例用实验进行了详细的分析。
关键词：吸氧腐蚀；氧的阴极还原过程；吸氧腐蚀的影响因素；防腐方法。
Oxygen Absorption CorrosionAbstract:This paper starts in the definition and the necessary condition of oxygen corrosion, analyzes the process and overpotential of the oxygen’s cathodic reduction and the control process and characteristics of oxygen corrosion, describes the factors and commonly used preservative method of oxygen corrosion, combined with corrosion instance with the experiments detailed analysis.Keyword:Oxygen corrosion;Cathodic oxygen reduction process;Oxygen corrosion factors;Antiseptic method.1.引言化学工业、石油化工、原子能等工业中，由于材料腐蚀造成的跑、冒、滴、漏，不仅造成惊人的经济损失，还可能使许多有害物质甚至放射性物质泄漏而污染环境，危害人民的健康，有的甚至会长期造成严重的后果；而由于金属腐蚀所造成的灾难性事故严重地威胁着人们的生命安全：许多局部腐蚀引起的事故，如氢脆和应力腐蚀断裂这一类的失效事故，往往会引起爆炸、火灾等灾难性恶果[1]。
钢铁吸氧腐蚀实验
钢铁吸氧腐蚀实验钢铁在大气环境中很容易腐蚀，腐蚀的过程称为氧化。
在空气中，钢铁会吸收氧气，使铁原子水解形成铁离子与氧离子，氧离子结合钢表面成为氧化物，使钢铁表面愈发锈蚀。
所以，要想研究钢铁的腐蚀情况，就需要研究钢铁的吸氧性。
这里介绍的实验主要是研究钢铁吸氧性的实验。
首先，准备要实验的钢材，本实验采用的是铁素体钢，然后将钢材放入干燥的氧气容器中，经过一定的时间，测量钢材的重量，从而判断钢材吸氧重量和腐蚀重量；容器中的氧气浓度设为100%空气，容器温度设定在一定温度，实验时间为24小时。
实验开始时，将钢材放入干燥的氧气容器中，然后缓慢加热到实验所要求的温度，并将氧气浓度设定为100%，实验持续24小时；实验完成后，取出钢材，将其重量测量妥当，然后记录下来。
记录的数据通过数据分析，得出钢铁的吸氧重量和腐蚀重量。
通过分析发现，在室温下，钢铁的吸氧重量和温度成正比，而腐蚀重量和温度成反比，即随着温度的升高，钢铁的吸氧重量增加，而腐蚀重量减少。
另外，本实验还发现，在不同的温度下，钢铁的腐蚀重量也有差异。
在低温下，钢铁的腐蚀重量较低；而在高温下，钢铁的腐蚀重量较高。
且在一定温度范围内，钢铁的腐蚀重量是恒定的，不随温度的变化而变化。
此外，实验还发现，钢铁的吸氧重量总是大于腐蚀重量，这表明钢铁在大气中易于氧化腐蚀。
实验结果表明，温度是影响钢铁氧化腐蚀的重要因素，不同温度对钢铁腐蚀重量的影响不同，而钢铁的吸氧重量大于腐蚀重量，说明钢铁在大气中容易受到氧化腐蚀。
本实验的研究结果可以为进一步研究钢铁的腐蚀情况提供依据，并可以在工业上提供实际应用价值，以保护钢铁不受腐蚀，延长钢铁的使用寿命。
总之，本实验研究了钢铁在不同温度下的吸氧和腐蚀情况，在一定温度下，钢铁的腐蚀重量是恒定的，吸氧重量大于腐蚀重量，说明钢铁在大气中容易受到氧化腐蚀。
本实验研究的结果可为钢铁的运用提供有效的指导，延长钢铁的使用寿命。
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钢铁吸氧腐蚀的实验
江秋阳
（重庆市巴蜀中学）
大家知道，钢铁由于电化学腐蚀造成的损失非常可观，而钢铁的电化锈蚀以吸氧腐蚀最普遍。
关于钢铁的吸氧腐蚀实验可以这样做：
取动物胶（如骨胶）0.4克，加水10毫升于烧杯中，用酒精灯加热煮沸，并用玻璃棒不断搅拌，使动物胶完全溶解，制成溶胶后，稍冷却，在溶胶中加入酚酞溶液4至5滴，再加入铁氰化钾（K3[Fe(CN)6]）溶液5至6滴，搅拌使之混和，取2寸长的铁钉除锈、洗净，浸于上述溶胶中，溶胶的体积以刚浸没铁钉为宜。
大约3至4小时后，可看到铁钉的顶部和尖端部分有蓝色沉淀，在铁钉的躯干部分显粉红色。
上述实验现象说明铁钉的顶部和尖端部分有Fe2+产生，酚酞显红色是由于生成了OH-。
发生的电极反应式是：2Fe —4e- == 2Fe2+O2 + 2H2O + 4e- == 4OH-
铁钉的顶部和尖端部分所以产生Fe2+，是由于金属处于拉紧状态（如弯曲、尖端等）部分活泼性高，易失去电子。
如果取弯曲的铁钉做上述实验，则在弯曲部位，尖端和顶部都有Fe2+产生。
做此实验时应注意两点：（1）配制溶胶不能太浓，太浓的溶胶冷却凝聚成的胶冻较结实，空气不易被吸收，实验现象就不明显；（2）铁钉浸于溶胶中不能太深，以铁钉刚要露出液面最好，否则，呈现实验现象的时间就太长。