《铁的吸氧腐蚀》实验创新
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。
铁吸氧腐蚀与析氢腐蚀的实验改进
铁吸氧腐蚀与析氢腐蚀的实验改进铁吸氧腐蚀与析氢腐蚀是金属腐蚀中常见的两种形式，它们对金属材料的损害严重影响了金属的使用寿命和性能。
为了进一步深入研究和改进铁吸氧腐蚀与析氢腐蚀的实验方法，我们进行了一系列的实验研究和改进探索，旨在为金属材料的抗腐蚀性能提供新的理论和实验依据。
一、实验目的二、实验原理1.铁吸氧腐蚀铁吸氧腐蚀是指金属在含氧环境下受到氧的影响产生的一种腐蚀现象。
在潮湿的空气中，铁表面会吸附大量氧气，与铁发生化学反应产生铁氧化物，这种化合物给金属表面形成一层铁氧化物覆盖层，使金属表面失去光泽和机械性能，严重的还会导致金属腐蚀。
对铁吸氧腐蚀的研究可以为金属在氧化环境中的应用提供理论依据。
2.析氢腐蚀三、实验方法在对铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀进行实验改进时，我们采取了以下方法：1. 实验条件的优化：通过对实验环境的控制和调整，提高实验的准确性和可重复性。
在铁吸氧腐蚀实验中，我们采用真空环境和氧气气氛控制技术，减少氧气对金属的影响，提高实验的准确性。
在析氢腐蚀实验中，我们采用酸性介质的配比和温度控制技术，减少氢气对金属的腐蚀影响，提高实验的可靠性。
3. 实验数据的分析：通过对实验数据的量化分析和数学建模，提高实验结果的科学性和实用性。
在铁吸氧腐蚀实验中，我们对金属表面氧化物的形成动力学和热力学进行了深入研究，建立了铁吸氧腐蚀动力学模型和热力学模型，为金属抗氧化材料的设计和应用提供了理论依据。
在析氢腐蚀实验中，我们对金属晶界氢气聚集的机理和影响进行了定量分析，建立了析氢腐蚀动力学模型和影响模型，为金属在酸性介质中的应用提供了理论依据。
四、实验结果通过对铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀的实验改进，我们获得了一系列新的实验结果和科学发现：1. 铁吸氧腐蚀实验中，我们发现了金属表面氧化物形成的动力学和热力学规律，揭示了氧气对金属腐蚀的影响机理和规律，为金属抗氧化材料的设计和应用提供了理论依据。
2. 析氢腐蚀实验中，我们揭示了金属在酸性介质中氢气的聚集机理和影响规律，为金属在酸性介质中的应用提供了理论依据。
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.。
铁的吸氧腐蚀演示实验的改进
铁的吸氧腐蚀演示实验的改进背景在化学教学中，实验是非常重要的一环。
其中，铁的吸氧腐蚀实验是非常基础的一个实验，也是常被用来展示化学反应和腐蚀现象的一个实例。
这个实验基本流程是将铁钉放入含有空气水的试管中，观察一定时间后铁钉的表面会出现红色或者棕色的物质，这些物质是铁吸收氧气后形成的铁氧化物。
然而，这个实验还需要改进，以提高其可靠性和教学效果。
问题铁的吸氧腐蚀实验不够稳定，结果不够准确。
可能的原因包括：1.实验条件不可控制，例如试管中的空气水质量和纯度、温度等。
2.物料不够纯净或者处理不当，可能含有其他化学物质，影响实验结果。
同时，这个实验展示效果不够显著，往往需要过长的时间才能观察到变化，让学生难以理解。
另外，这个实验不太适合进行定量分析，限制了其在科研和工业生产中的应用。
解决方案改进这个实验，需要从多个方面入手，以提高实验条件的可控性和结果的精确性。
1. 实验条件的控制为了控制实验中的变量，需要采取下列措施：1.试管内的空气水应该事先煮沸，同时冷却到室温。
这能够让水中的氧气浓度更高，从而促使铁钉更快地被氧化。
2.使用纯净的水和铁钉，并在化学实验室中操作。
这可以尽可能地减少杂质和其他化学物质的影响。
3.实验时应该注意控制室温，避免太高或者太低，影响实验结果。
2. 改进实验的展示效果为了让实验更加显著并且便于学生理解，可以采用下列方法：1.使用微型摄像头等设备，让学生观察实验的细节。
2.在实验中添加其他试剂，例如硫酸，来加速或者减缓实验的进程。
这样可以让学生更清晰地观察化学反应的过程。
3. 定量分析为了在科研和工业生产中应用这个实验，我们需要进行定量分析，同样需要采取多种措施：1.使用计时器记录实验过程中的时间，从而拟合出铁钉被氧化的速率。
2.使用其他化学试剂，例如二氧化铁等，来鉴定氧化程度和铁钉中的铁含量。
结论通过以上改进方案，我们能够使铁的吸氧腐蚀实验更加稳定和准确，同时也可以增加其展示效果和适用范围。
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。
铁吸氧腐蚀与析氢腐蚀的实验改进
铁吸氧腐蚀与析氢腐蚀的实验改进随着工业化的不断发展和科技的不断进步，铁在工业和生活中的应用越来越广泛。
但是，铁在使用过程中也存在着许多问题，其中包括铁的腐蚀问题。
铁在水中遇到氧气时会发生铁的吸氧腐蚀，而在酸性溶液中则会发生铁的析氢腐蚀。
为了解决这些问题，本文对铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀的实验进行了改进。
1.实验介绍铁的吸氧腐蚀在日常生活和工业生产中较为普遍。
铁的吸氧腐蚀实验是指将铁在水中加热，使其与氧气反应产生红棕色氧化铁的过程。
铁的吸氧腐蚀实验通常用来研究铁在水中的腐蚀过程。
2.实验改进为了减少实验中的误差和提高实验精度，本文对铁的吸氧腐蚀实验进行了改进。
改进措施如下：（1）实验器材的清洗：在进行实验前，应将实验器材充分清洗干净，以避免因杂物残留而影响实验结果。
（2）加热方式的改进：在进行实验前，应将铁样品事先加热至80摄氏度左右，使其表面产生铁锈，这样可以增加铁样品在水中的反应活性，并有效减少实验误差。
（3）实验数据的记录：在进行实验过程中，应将实验数据及时记录下来，并根据实验结果计算出反应活性和反应速率等参数，从而更加准确地分析铁在水中的腐蚀过程。
铁的析氢腐蚀在工业生产中也很常见。
在酸性溶液中，铁会发生析氢反应，生成气体和溶解的铁离子。
铁的析氢腐蚀实验通常用来研究铁在酸性环境下的腐蚀过程。
（1）溶液浓度的控制：在进行实验前，应根据实验需求精确控制溶液的浓度，以提高实验精度。
（2）溶液的新鲜度：在进行实验过程中，应保证实验溶液的新鲜度，避免由于溶液老化导致实验误差。
总之，对于铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀实验的改进，可以从多个方面对实验进行改进，以提高实验的精度和减少实验误差，从而为研究铁的腐蚀问题提供更为准确的实验数据和研究结果。
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作者：尚广斗温志东来源：《中小学实验与装备》 2014年第2期河北省饶阳市饶阳中学（053900）尚广斗北京市二中学亦庄学校(100176）温志东1问题的提出铁的电化学腐蚀演示实验，是高中化学新教材人教版《化学反应原理》（选修4）课本中的一个实验（如图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实验现象，不利于课堂教学。
鉴此，笔者对该实验经过认真研究，提出了新的改进方法，通过在数分钟内观察到的“喷泉”实验现象，验证了铁的吸氧腐蚀。
2实验用品仪器：圆底烧瓶、烧杯、破损温度计、橡胶塞、胶帽、脱脂棉等。
药品：铁粉、炭粉、氯化钠饱和溶液、红墨水等。
3实验装置铁的吸氧腐蚀实验装置如图2所示。
装置说明：（1）选取一支破损的温度计，截弃两端，留下一段长约12 cm的“厚壁细玻璃管”做很细的导管用，以下称它为“温度计导管”。
（2）选取一个50 ml圆底烧瓶(带橡胶塞)，在橡胶塞上安装好温度计导管，使橡胶塞位于温度计导管中部。
4实验步骤具体操作步骤如下：（1）按照图2所示连接装置，检查装置的气密性。
（2）首先将适量脱脂棉包裹在温度计导管的中上部位，用饱和食盐水润湿，在上面撒上适量铁粉和炭粉的混合物，然后将带有该温度计导管的橡皮塞在圆底烧瓶口上塞紧，随即用胶帽密封温度计导管的下端。
（3）大约5 min后将温度计导管的下端浸入烧杯中的红墨水中，拿掉温度计导管下端的胶帽，观察现象。
可以观察到连接在圆底烧瓶上的温度计导管内液面迅速上升，其上口随即喷出红色液体,形成微弱的喷泉实验现象。
5实验评价本实验改进方法具有以下特点：通过使用破损温度计替换玻璃导管缩小导管的直径，使用铁粉、炭粉、滤纸替换铁钉等措施以增大单位时间内铁消耗氧气的速率，从而达到了在圆底烧瓶中较短时间内产生喷泉实验现象的目的。
该实验方法验证铁的吸氧腐蚀具有装置简单、现象明显、生动有趣等优点。
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《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1
①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。
②由于鼓入气体对溶液有搅动作用，会影响电极产物的观察，故实验操作时，电极产物探究在前，本质探究在后。
2.3实验操作步骤、现象及结论
（1）向U形管中注入滴有酚酞试液的饱和氯化钠溶液，连接好图1所示装置，调整希沃授课助手拍摄角度，进行实验投屏。
（2）在铁电极一侧溶液中滴入铁氰化钾试剂，检测电极产物。
现象：一分
钟左右，铁电极附近溶液出现普鲁士蓝沉淀，证明此电极有Fe2+生成；石墨棒电
极附近溶液显红色，说明有OH-生成。
（3）将晶体二极管连接实验装置，直观体验吸氧腐蚀的电流大小。
现象：
晶体二极管不能发光，（注：二极管发光所需的电流为1-20mA）说明金属的吸氧
腐蚀电流强度非常微弱。
（ 4）连接朗威微电流传感器和数据采集器，并联
2-5欧电阻（注：由于接触电阻无法控制，则应根据具
体情况调节并联电阻，确保电流在量程内），用注射器
向石墨极通入氧气，通过显示器数据变化规律探究氧气
浓度对金属吸氧腐蚀的影响。
现象：开始电流强度逐渐下降。
通入氧气后，电流强度迅速上升，停止通氧气后又逐渐下降。
说明氧气浓度是决定金属吸氧速度的重要因素。
3实验创新优点
（1）时间合理化。
经实验改进后，铁的吸氧腐蚀实验时间缩短，实验一开始就能观察到电流传感器中电流强度的变化，在一至两分钟内两电极就有明显的现象，可大幅缩短课堂演示时间，有肋于教学任务的顺利完成。
（2）微象可视化。
改进后的实验将肉眼无法观察到的微观现象放大化，可视化。
将课本中铁粉碳粉改为用铁丝-碳棒作电极演示，学生不但能直观地看到两极发生的反应及产物，还有助于对正、负电极的判断，深刻理解腐蚀的原电池原理。
（说明：实验中黑色夹子接铁丝端导线，红色夹子接碳棒端导线。
朗威电流传感器电流从红色线入，黑色线出，显示数值为正。
故此可判断铁吸氧腐蚀的正负电极。
）
（3）体验多元化。
学生同时能观察到两个电极的现象，体验吸氧腐蚀电流强度的大小以及氧气浓度变化对此电池的影响。
教学中利用希沃授课助手直播实验过程，并将微电流变化进行数字化呈现，使实验现象更精准。
多元化的实验观测角度极大地提高了学生的学习兴趣和探究欲望。
（4）宏微一体化。
本实验通过创新改进同时完美地展示了铁的吸氧腐蚀的宏观现象和微观本质，有助于学生的分析和理解，体现了新课程中宏观辨识和微观探析的化学学科素养，突破了学习难点，丰富了学生对该部分知识的认知。
4实验反思与建议
现代教育技术手段的迅速发展为传统的化学教学注入了新的生命和活力。
将
现代教育技术与传统实验教学相融合，学生从被动的知识接受体转变为知识的主
宰和学习的主体，成为教学活动的积极参与者，提高了课堂效率，培养了化学学
科素养。
同时，它还弥补了传统化学实验观察角度的局限性，呈现方式的单调性，探究手段的单一性等缺点。
将现代教育技术与传统化学教学相融合，使化学课堂
更加丰富多彩，活力四射。
参考文献：
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[3]江军.利用数字化实验系统探究铁的吸氧腐蚀实验[J].化学教育， 2014，（7）： 55-58.
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2。