铁吸氧腐蚀的实验创新
高中化学中金属吸氧腐蚀的实验方法创新研究
2361 实验方法创新前因在高中化学新课程的学习中，相关的化学实验都是专家仔细编写的，具有一定的代表性，学生应该认真研读教材，在教师的带领下完成学习和实验任务。
但是某些实验的实验现象在操作过程中并不明显，这就需要进行实验的改进和方法创新了。
在完成原实验的基础上对试验进行创新有助于培养我们学生的创新精神和探究精神，打破权威，活跃思维，调动学习的积极性、创新的能动性。
2 对金属吸氧腐蚀的实验的创新在新课程高中化学的金属腐蚀当中，主要分为化学腐蚀和电化学腐蚀这两种情况，其中电化学腐蚀又可以分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀这两种现象，一般来说当金属在酸性较强的环境当中时，就会发生析氢腐蚀的现象；当金属所处的环境为酸性较弱或者是呈现中性时，就会发生吸氧腐蚀，通常来说自然界中较为普遍发生的是吸氧腐蚀。
关于吸氧腐蚀，在课本当中，无论是哪一版本都是以锌-稀硫酸-铜作为主要的实验进行讲解。
尽管该实验在操作上和结果上比较简单和明显，但是该实验为金属的析氢腐蚀，所以需要简单明显易懂的吸氧腐蚀实验。
2.1 U形管中验证钢铁的吸氧腐蚀微实验【实验用品】消过毒的干净U形管、棉纱布、氯化钠溶液、铁氰化钾溶液、酚酞试液、铁丝电极、碳棒电极、教学用物理电流计（2.5mA量程）、胶头滴管。
【实验步骤】首先将卷成圆柱状的棉纱布放入U形管中（卷成圆柱状的棉纱布的目的是减缓原电池反应生成的离子的扩散速度）；从U形管的两边分别滴入一定量的氯化钠溶液（由于原电池反应当中，电流强度是一定的，所以在单位时间内产生的OH -含量是一定的，酚酞在pH>8才出现红色，因此碳棒正极溶液需要适当减少），在铁丝电极处滴入铁氰化钾溶液，在碳棒电极处滴入酚酞试液（碳棒与U形管直径接近，实验现象更明显）；连接好实验用物理电流计（2.5mA量程）；最后仔细观察电流计指针的偏转以及铁丝电极和碳棒电极两处的颜色产生的变化。
【实验现象】在U形管钢铁吸氧腐蚀微实验中，碳棒电极（即正极）的附近变为红色；铁丝电极（即负极）的附近变为蓝色，以此证明了上述实验中钢铁腐蚀，在正极产生了OH -，负极产生了Fe 2+。
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。
金属的吸氧腐蚀
2、原实验是从反应物的变化来思考的，我们还可以 从生成物的角度来思考吸氧腐蚀的原理。
三、创新之处
1、将铁钉换成铁片
增大接触迹。
形成更多的微原电池，加快反应速率。
用热食盐水升温加快反应速率; 通过观察生成物遇酚酞变红， 从生成物的角度来思考吸氧腐蚀原理。
金属的吸氧腐蚀
衡 山 二 中
毛 松 兵
一、实验在教学中的地位与作用
本实验是新课程人教版《化学》
选修四第四章第四节的内容，通过该 实验能帮助学生理解金属发生吸氧腐 蚀的电化学原理，有利于突破该节的 教学难点。
二、设计思路
原实验是通过观察导管中水柱的变 化来思考引起变化的原因。
我的设计思路： 1、如何使实验速率更快、现象更明显。
滴有酚酞的 热食盐水
3、在具支试管中加入几毫升滴有酚酞的热食盐水。
4、将导气管缩短并换成尖嘴管。
使水柱上升的更明显。
5、将试管中的水换成红墨水。
换水为红墨水便于学生观察。
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.
铁吸氧腐蚀与析氢腐蚀的实验改进
第 一、使 宏 观 实 验 现 象 与 微 观 的 原 理 解 释 一 致,以 实 验 提供的事实为支持,使学生对吸氧腐蚀使 氧 气 参 与 反 应 的 事 实由抽象到直观,促 使 学 生 对 吸 氧 腐 蚀、析 氢 腐 蚀 的 本 质 的 认识和理解,且印象深刻.此实验的设 计 解 决 了 宏 观 的 实 验 现象如何与微观的原理解释一致的问题,有 利 于 教 师 突 破 重 点 难 点 ,创 新 该 实 验 的 设 计 ,使 教 学 效 果 达 到 预 期 的 目 标 .
参考文献: [１]谭文生．铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀 对 比 实 验 设 计[J]．
化 学 教 学 ,２０１１(６)． [２]于永民、邹 正 良、李 胜 荣．铁 的 析 氢 腐 蚀 和 吸 氧 腐 蚀
第 二、用 自 制 的 仪 器,同 时 完 成 铁 的 吸 氧 腐 蚀 与 析 氢 腐 蚀 ,实 验 现 象 对 比 明 显 ,印 象 深 刻 ,达 到 了 预 期 效 果 .
第 三、启 发 引 导 学 生 的 思 维 活 动,学 生 对 吸 氧 腐 蚀 溶 于 水膜的氧气得电子被还原感到难以理解,因 为 他 们 缺 乏 感 性 认识,此实验的设计很自然地启发引导学 生 由 实 验 现 象 去 分 析 反 应 原 理 ,该 实 验 的 装 置 设 计 能 激 活 学 生 的 新 思 维 .
周刊
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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。
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。
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和析氢腐蚀是铁在特定条件下发生的两种不同类型的腐蚀现象。
铁吸氧腐蚀主要是指铁在含有氧气的环境中，表面会形成铁的氧化物膜，导致铁的表面受损；析氢腐蚀则是指铁在含有酸性物质的环境中，会产生氢气，从而导致铁的表面产生气泡，最终导致腐蚀现象。
为了改进这两种腐蚀现象的实验研究，以下提出了一些建议。
为了研究铁吸氧腐蚀现象，可以改进实验方法。
在实验过程中，控制好氧气的流量和浓度，以及环境温度等条件，确保实验过程的稳定性，使得实验结果更准确可靠。
可以采用不同浓度的氧气溶液，比较其对铁腐蚀的影响；或者通过改变表面处理的方式，如表面涂覆保护膜等，来研究铁吸氧腐蚀的抑制方法。
对于析氢腐蚀现象的研究，可以改进实验条件。
调整酸性物质的浓度和酸性度，探究不同条件下对铁的腐蚀程度的影响。
可以研究不同的水质环境对析氢腐蚀的影响，比如硬水和软水，在不同水质条件下浸泡铁试样，观察其腐蚀情况。
也可尝试在相同酸性物质浓度下，加入一定量的氧气，观察其对析氢腐蚀的影响。
为了更准确地研究铁的腐蚀现象，可以改进实验方法和测试手段。
可以采用电化学方法，比如腐蚀速率的测量和极化曲线的绘制等，以获得更详细的腐蚀行为和机制信息。
可以采用显微镜等观察工具，对腐蚀表面进行形貌和组织结构的观察。
为了进一步提升实验效果，可以结合数值模拟方法来研究铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀现象。
通过建立合适的数学模型，模拟不同条件下铁的腐蚀情况，比较模拟结果与实验结果，验证和改进现有的理论模型。
通过改进实验方法、调整条件、改善测试手段和结合数值模拟方法，可以更好地研究铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀现象，以及寻找对应的抑制方法。
这些研究将有助于铁材料的防腐蚀技术的提升，并为相关工程和应用提供理论和实验支撑。
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是一种常见的金属，广泛应用于工业和日常生活中。
然而，在特定的条件下，铁会发生腐蚀现象，导致其性能下降甚至失效。
铁腐蚀的类型有很多种，其中包括铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀。
本文旨在改进这两种腐蚀的实验方法，以提高实验结果的准确性和可重复性。
一、铁的吸氧腐蚀1. 实验原理铁的吸氧腐蚀是指铁在水中经过氧化反应而发生的腐蚀。
实验室中通常使用铁钉或铁片作为试样，通过在水中置放一段时间，观察铁的腐蚀情况。
实验时需要注意以下几点：1）实验前应用清洁纸巾擦拭试样表面，以去除表面污物和氧化铁。
2）使用去离子水或蒸馏水，以避免杂质的影响。
3）控制好环境温度和湿度，以尽可能地减少变量因素的影响。
2. 实验改进为提高实验的可重复性和准确性，我们可以在实验中引入一些改进措施：1）试样的制备：使用砂纸或钢丝刷将铁钉或铁片表面打磨，以去除表面氧化层和污物。
然后用无油干燥的纸巾擦拭干净，避免手指接触试样表面。
2）溶液的制备：实验时使用的水应是去离子水或蒸馏水。
为了避免水中的氧气影响实验结果，可以采用预先煮沸的方法去除水中氧气。
将水煮沸，冷却后倒入试验容器中，再将试样放入容器中进行实验。
3）环境的控制：实验室温度和湿度应严格控制，以尽可能减少环境因素对实验结果的影响。
同时，在实验过程中应尽量避免其他样品的干扰。
1）控制酸性溶液的浓度和温度，以避免溶液过于强酸或过于高温导致试样的彻底腐蚀。
2）控制试样的数量和置放位置，以保证实验结果的可重复性。
3）保持实验容器的稳定状态，避免实验容器的晃动和其他因素对实验结果的干扰。
2）溶液的制备：实验时使用的腐蚀剂应根据需要进行配制。
为了避免溶液中的杂质对实验结果的影响，可以使用去离子水或蒸馏水进行配制。
3）容器的选择：实验过程中应选择透明的玻璃容器或塑料容器。
为避免容器的晃动和其他因素对实验结果的干扰，建议在实验过程中使用专业的实验室架和夹子固定试验容器。
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铁吸氧腐蚀的实验创新
铁的吸氧腐蚀一直是化学教学中的一个难点，对正极氧气参与的电极反应学
生难以理解和接受。按照人教版《化学反应原理》中“铁的吸氧腐蚀实验”的方案
进行实验[1]， 5~8分钟才有明显现象；其次该实验说服力也不够强，导管中液
面上升不能证明一定是氧气参与了反应，也可能是空气中其他气体参与了反应。
为此笔者通过反复实验探究，设计出30秒即可出现明显现象，且排除了其他气
体干扰的实验方案，有效地提高了课堂教学效率。
1 实验药品及仪器
（1）药品：H2O2、 MnO2、还原铁粉、石墨粉、品红溶液、饱和氯
化钠溶液、pH试纸。
（2）仪器和用品：具支试管、试管、玻璃导管、T形玻璃三通、橡皮塞、
乳胶管、止水夹、试管架、纱布。
图1 铁吸氧腐蚀实验的实物图
2 实验改进的方法、步骤及现象
（1）按图1所示组装仪器、检查装置的气密性。
（2）收集纯氧：从装置中取下带乳胶管的具支试管，夹住止水夹1，用排
水法收集一具支试管纯净的O2（用MnO2催化分解H2O2制取），塞好
橡皮塞。
（3）放入药品：将2 g铁粉和0.5 g石墨粉充分混合后，均匀撒在浸有氯化
钠溶液的纱布上，再用胶头滴管吸取氯化钠溶液滴在粉状混合物上，卷好纱布后
迅速将其放入充满O2的具支试管中，塞紧橡皮塞，放入试管架并与T形玻璃
三通相连接。
（4）调节液面：打开止水夹1，发现右侧玻璃导 管内液面明显低于试管内
的液面（由于塞紧橡皮塞时气压增大，造成右侧导管在液面下产生一段气柱）。
打开止水夹2，使装置内部与外界大气相通，当导管的内外液面相平时,夹住止水
夹2。
（5）记录现象：30秒导管中就出现了4 mm高的液柱，液柱高度随时间的
变化记录见表1（22℃）。一段时间后拔出橡皮塞，用10 mL蒸馏水洗涤具支试
管中的纱布，取出纱布后用玻璃棒蘸取少量上层清液，点在pH试纸上，测得溶
液呈碱性。打开纱布后能明显看到纱布上沾有少量红褐色的铁锈，进而表明铁发
生了吸氧腐蚀。
3 实验创新的优点
（1）用纯氧代替空气，既排除了空气中其他气体的干扰，也加快了铁腐蚀
的速率，使液柱快速上升，从而证明氧气参与了电极反应。
（2）用铁粉与石墨粉的混合物代替铁钉大大增加了电极的表面积，用纱布
作为铁碳混合物的载体能使混合物与O2接触更充分，使实验在30秒内就出
现了明显现象。
（3）T形玻璃三通能方便快速地调节玻璃导管内外液面的高度，避免一开
始产生的气柱对实验效果的影响。
（4）用品红代替蒸馏水,能使全体同学清晰地看到导管中液面上升的现象。
参 考 文 献
[1]宋心琦主编.普通高中课程标准实验教科书：化学反应原理（选修4）.
第3版,北京：人民教育出版社2007:85
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文