铁吸氧腐蚀与析氢腐蚀的实验改进
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。
吸氧腐蚀实验设计
吸氧腐蚀实验设计作者：李晓萍来源：《科学大众·教师版》2014年第08期摘要：为高中化学选修4设计的吸氧腐蚀实验操作简便，现象明显、快速。
实验只需要2分钟就能完成，适合于学生实验或演示实验。
关键词：吸氧腐蚀；实验设计中图分类号：G633.8 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2014）08-024-001人教版普通高中课程标准实验教科书化学选修4化学反应原理第四章第四节金属的电化学腐蚀与防护中，铁的吸氧腐蚀实验4-3如下：我们知道：金属腐蚀分化学腐蚀与电化学腐蚀，电化学腐蚀又包含析氢腐蚀和吸氧腐蚀。
在电化学腐蚀过程中，不断有氢气放出，叫析氢腐蚀。
这是在酸性环境中引起的腐蚀。
在电化学腐蚀过程中，吸收氧气分子参加原电池反应叫吸氧腐蚀。
然而，学生在实验4-3中，检查该装置气密性时发现：将导管一端插入水中，玻管内水面与管外水面基本齐平，将玻管位置提高（末端不脱离水面），则玻管内形成一段液柱。
这是因为由于提升玻管，液面上容器与导管构成的体系体积增大，气压减小，所以玻管内会形成一段液柱（大气压等于容器内气体压强与玻管内超出液面部分液柱压强之和）。
因此，教材中铁的吸氧腐蚀实验存在两方面问题：一是铁钉表面与空气的接触面小，短时间内难以观察到明显的变化，二是液柱形成的原因说服力不强（是由于盛水试管中导管的位置变化引起的，还是发生化学反应引起的，都有可能），我们认为有必要对该实验进行改进。
1.吸氧腐蚀实验原理负极：2Fe-4e-=2Fe2+正极：O2+2H2O+4e-=4OH-总反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2进一步反应：4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3Fe（OH）3脱去一部分水生成Fe2O3·xH2O（铁锈的主要成分）。
2.实验改进将还原铁粉和含有少量的炭粉的混合物撒入内壁用家庭泡咸菜的盐水润湿过的锥形瓶中，按图1所示连接好装置，观察、比较导气管弯成的u形管中液面高度的变化（为了便于观察，液体用水中滴有红墨水等颜料的红色溶液，并将胶管做成的胶圈固定在u形管与大气相通的液面位置做下标记）。
钢铁腐蚀改进实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解钢铁腐蚀的机理和影响因素；2. 探究不同防腐措施的防腐效果；3. 优化防腐方案，提高钢铁材料的耐腐蚀性能。
二、实验材料1. 钢铁材料：Q235钢、不锈钢、碳钢等；2. 防腐材料：磷酸盐、氧化锌、重防腐涂料等；3. 实验设备：盐雾腐蚀试验箱、电子天平、干燥箱、电化学工作站等。
三、实验方法1. 钢铁腐蚀实验：将不同类型的钢铁材料分别置于盐雾腐蚀试验箱中，设定不同的腐蚀条件（如温度、湿度、盐浓度等），观察并记录腐蚀情况。
2. 防腐效果实验：在腐蚀实验的基础上，对部分钢铁材料进行防腐处理，如涂抹磷酸盐、氧化锌、重防腐涂料等，然后继续进行盐雾腐蚀实验，对比防腐效果。
3. 防腐机理研究：利用电化学工作站对腐蚀前后和防腐处理后的钢铁材料进行电化学测试，分析腐蚀机理和防腐效果。
四、实验结果与分析1. 钢铁腐蚀实验结果（1）Q235钢：在盐雾腐蚀试验箱中，Q235钢在腐蚀24小时后，表面出现明显的腐蚀现象，如锈斑、腐蚀坑等。
（2）不锈钢：不锈钢在盐雾腐蚀试验箱中，腐蚀速率较慢，但仍有轻微的腐蚀现象。
（3）碳钢：碳钢在盐雾腐蚀试验箱中，腐蚀速率较快，腐蚀现象明显。
2. 防腐效果实验结果（1）磷酸盐：在Q235钢表面涂抹磷酸盐后，腐蚀速率明显降低，腐蚀程度减轻。
（2）氧化锌：在不锈钢表面涂抹氧化锌后，腐蚀速率降低，腐蚀程度减轻。
（3）重防腐涂料：在碳钢表面涂覆重防腐涂料后，腐蚀速率显著降低，腐蚀程度得到有效控制。
3. 防腐机理研究（1）腐蚀机理：钢铁腐蚀主要分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
化学腐蚀是指钢铁与腐蚀介质直接发生化学反应，如氧化、还原等；电化学腐蚀是指钢铁在腐蚀介质中形成微电池，产生电流，导致腐蚀。
（2）防腐机理：磷酸盐、氧化锌、重防腐涂料等防腐材料可以在钢铁表面形成一层保护膜，阻止腐蚀介质与钢铁接触，降低腐蚀速率。
五、实验结论1. 钢铁材料在盐雾腐蚀试验箱中，腐蚀速率较快，腐蚀程度明显。
《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。
铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀对比实验设计
铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀对比实验设计引言铁的腐蚀是工程领域中一个常见而重要的问题。
在不同环境中，铁能够发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀，这对于材料的性能和使用寿命都有着重要影响。
本实验将对比探究铁在吸氧腐蚀和析氢腐蚀条件下的腐蚀行为，从而深入了解这两种腐蚀类型的差异和机理。
实验设计实验目的1.比较铁在吸氧腐蚀和析氢腐蚀条件下的腐蚀速率；2.探索吸氧腐蚀和析氢腐蚀的机理差异。
实验材料与设备•铁试样；•实验室用水；•氢气源；•氧气源；•电化学测量系统（如电化学工作站）；•pH计；•实验容器（如玻璃容器）；•电极（如铂电极）。
实验步骤1. 制备铁试样1.从纯铁块中切割出适当大小的铁试样；2.用酒精清洗试样表面以去除表面杂质和氧化物；3.用实验室纸巾擦干清洗后的试样。
2.准备吸氧腐蚀实验条件1.在一个实验容器中加入足够的实验室用水，使得铁试样能够完全浸入其中；2.将实验容器放置在电化学测量系统中，以便对腐蚀行为进行实时监测；3.使用pH计测量实验容器中水的酸碱性。
3. 实施吸氧腐蚀实验1.将铁试样完全浸入实验容器中的水中；2.打开氧气源，将氧气通过气体进口通入实验容器中，维持一定的流量（如1mL/s）；3.开启电化学测量系统，开始实时监测铁试样在吸氧腐蚀条件下的腐蚀行为；4.同时记录实验容器中水的pH值的变化。
4. 准备析氢腐蚀实验条件1.在一个实验容器中加入足够的实验室用水，使得铁试样能够完全浸入其中；2.将实验容器放置在电化学测量系统中，以便对腐蚀行为进行实时监测；3.使用pH计测量实验容器中水的酸碱性。
5. 实施析氢腐蚀实验1.将铁试样完全浸入实验容器中的水中；2.打开氢气源，将氢气通过气体进口通入实验容器中，维持一定的流量（如1mL/s）；3.开启电化学测量系统，开始实时监测铁试样在析氢腐蚀条件下的腐蚀行为；4.同时记录实验容器中水的pH值的变化。
实验结果与分析吸氧腐蚀实验结果1.记录铁试样在吸氧腐蚀条件下的腐蚀速率；2.观察实验容器中水的pH值的变化，分析其与腐蚀速率的关系；3.将吸氧腐蚀实验结果与析氢腐蚀实验结果进行对比。
铁锈蚀实验的改进(省级创新实验大赛作品)
第 立立 即 七 即 三 一观 天 观察 察
第 三 天
第 一 天
第 七 天
仅体现了铁接触氧气和水后生锈的情况
耗时过长
不太符合课堂实验的要求
催化剂
现实启发
改进实验
实验用品：
试管、铁架台、
烧杯、食盐水
细铁丝、红墨水
带导管的单孔橡胶塞
改进实验
现象：试管中的 铁丝生锈；红墨 水沿着导管上升 （进入试管）。 结论：铁丝与氧 气和水反应而生 锈，食盐水可以 加快铁丝的锈蚀 速率。
“实验原理” 在较高的温度，以及食盐的催化作用下，利 用铁快速消耗氧气所带来的装置内外的气压 差，导致红墨水液面上升。
装入铁丝 注入盐水
改进实验
现象：试管中的 铁丝生锈；红墨 水沿着导管上升 （进入试管）。
结论：铁丝与氧 气和水反应而生 锈，食盐水可以 加快铁丝的锈蚀 速率。
立竿见影，便于观察
速度快，适合青少年的心理倾向
额外探究了接触面积，温度，食盐等影响因素
小结
拓展
谢！ 谢
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作者：尚广斗郭金龙来源：《中小学实验与装备》 2014年第5期河北省饶阳县饶阳中学(053900)尚广斗郭金龙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即人教版《化学反应原理》（选修4）课本中的一个重要实验，实验装置如图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。
鉴于此，笔者对该实验进行了认真的研究，提出了新的改进方法，结果显著加快铁的腐蚀速度，在1 min 内就可以观察到明显的实验现象。
2实验用品仪器：试管、橡皮塞、10 ml注射器、细输液管、滤纸等。
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。
4实验步骤利用如图2所示装置进行实验，具体操作步骤如下。
（1）向一支大试管中倒入适量的红墨水。
（2）取一支10 ml的一次性塑料注射器，去掉活塞和针头，在安装针头的地方紧紧地套上一段长度合适的细输液管。
（3）用剪刀剪取一块长短大小适宜的滤纸，使它卷成筒状后直径略小于注射器的内径，之后将它放入注射器的针筒内(位于针筒的中上部)，用饱和食盐水润湿，向上面撒上适量铁粉和炭粉的混合物，最后用橡胶塞将针筒的上口塞紧。
（4）将针筒连同细输液管一起放入盛有红墨水的大试管中，观察现象。
5实验现象可以观察到1～2 min内，细输液管内的红墨水液面上升3 cm左右。
6实验评价本实验改进是将大试管、一次性塑料注射器、细输液管等，巧妙地组装成实验装置进行铁的吸氧腐蚀的演示实验。
该实验方法具备装置简单、现象明显、耗时较短等优点。
收稿日期：2014-08-04。
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。
吸氧腐蚀实验的改进
ｃｍ铝片，用砂纸打
磨至彻底，迅速放入２０ ｍｌ饱和ＣｕＳＯ。溶液中，观察
万方数据
多，每分钟约有１２个，３５分钾赶后，反应完全停
止。 （４）从固定好倒立的大试管开始计时，大约过 ３分钟，反应未完全停止便可从铁架台上取下倒立 的大试管。拔掉插有玻璃管的橡皮塞，量取１０
粉与石墨 合物 ｍＬ
为了让学生能在较短时间内观察吸氧腐蚀——
一个缓慢的化学变化过程，笔者采用铁粉和石墨粉 进行实验。 ２吸氧腐蚀实验改进 ２．１实验仪器与药品 还原铁粉．石墨粉，２ ｔｏｏｌ・Ｌ。的氯化钠溶液，稀释 的红墨水，玻璃管，大试 管，橡皮塞，铁架台，小烧 杯，玻璃棒，ｐＨ试纸 ２．２实验过程
金属的电化腐蚀是由于各种原因构成的原电池 （微电池１而引起的腐蚀作用。铁和铜构成原电池 时，铁是负极，铜是正极。铁的表面有一层中性或 偏碱性电解质溶液时，溶解在水中的氧从正极上获 得电子，这种情况称为吸氧腐蚀。吸氧腐蚀时的电 极反应为： 负极：２Ｆｅ一４ｅ－＝２Ｆｅ２＋ 正极：０２＋２Ｈ２０＋４ｅ一＝４０Ｈ一 总腐蚀反应：２Ｆｅ＋０２＋２Ｈ２０＝２Ｆｅ（ＯＨ）２
（１）分别称取１．５９铁粉和０．５９ｈ５＂，墨粉，使铁粉 和石墨粉混合均匀以备用。将插有玻璃管的橡皮塞 塞到大试管上，玻璃管的长度以８ｅｒａ为宜，检查装 置的气密性。 （２）用滴管取２ ｍｏｌ・Ｌ一的氯化钠溶液沿大试管 壁缓慢滴人，使试管壁湿润。把铁粉和石墨粉的混 合物均匀地撒在湿的试管壁上。将试管平放并轻轻 滚动，直至整个试管壁都充满混合粉末，混合粉末 被浸润且呈糊状。糊状粉末有粘性，可以固定在试 管上，不易散落。以上步骤完成后，立刻塞上插有 玻璃管的橡皮塞并使整个试管倒立，将玻璃管嘴
泡冒出。Ｂ实验中几乎没有气泡冒出，说明手瞌过
铁在氧气中的燃烧实验的创新改进
铁在氧气中燃烧实验的改进
一：实验用品
铁粉、30％的过氧化氢、二氧化锰、集气瓶、坩埚钳、滤纸（方形）3—5张、
胶水、量筒（10ml）、毛玻璃片、药匙、酒精灯、火柴。
二：实验方法、步骤
1．取方形滤纸一张，将其一面涂一薄层胶水，将适量的铁粉均匀地撒在胶水上
面，并晾干。
2．将沾满铁粉的方形滤纸剪成条状（宽约2cm，长约10cm）。
3．往集气瓶中加入3ml—5ml、30％的过氧化氢溶液，接着加入少许二氧化锰，
然后用毛玻璃片盖住瓶口。
4．用坩埚钳夹住一张滤纸条（一面带有一层铁粉）的一端，另一端在酒精灯火
焰上点燃，将燃着的一端迅速伸入到盛满氧气的集气瓶中。可观察到，铁粉
在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，同时生成黑色的固体——Fe3O4
三：改进后的优点
1．易操作，耗时短，成功率高。
2．因集气瓶中有一定的过氧化氢溶液，且过氧化氢分解时不断有水生成，故不
需在集气瓶底铺一层细纱或向瓶中加入少量水。
3．与铁丝相比，铁粉微粒与氧气接触充分，大大提高反应速率，致使现象明显。
4．该实验趣味性强，可培养学生动手能力、观察能力和创新能力。
5．可拓宽学生的知识面，通过此实验，学生知道分解过氧化氢也能制的氧气。
6．该实验还能用于铝粉、镁粉在氧气中的燃烧实验。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
铁吸氧腐蚀与析氢腐蚀的实验改进
铁吸氧腐蚀是指在水中铁表面吸附氧气，导致铁离子发生氧化反应的现象。
而析氢腐蚀是指在酸性条件下，铁与酸发生反应产生氢气的现象。
本文将针对这两种腐蚀现象进行实验改进。
针对铁吸氧腐蚀现象，可以进行以下实验改进：
1. 实验过程：将铁片分别放入不同浓度的氧气溶液中，在一定时间内观察铁表面的腐蚀情况，并记录下来。
2. 实验条件：控制好实验的温度、氧气浓度和pH值等参数，保证实验条件的一致性。
3. 实验结果分析：根据实验结果，通过比较不同浓度的氧气溶液对铁表面腐蚀的程度，可以得出不同浓度氧气对铁吸氧腐蚀的影响。
4. 实验改进：可以在实验过程中添加某些添加剂，如腐蚀抑制剂，观察其对铁吸氧腐蚀的影响。
可以使用电化学方法，如极化曲线法、阻抗谱法等，对铁腐蚀进行更加准确的分析。
通过以上实验改进，可以更加准确地研究铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀的机理和影响因素。
可以探究一些新的抑制剂，以减轻或阻止铁腐蚀的发生。
这样有助于提高铁材料的抗腐蚀性能，延长其使用寿命。