铁的吸氧腐蚀实验的新设计

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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

铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀对比实验设计实验设计:首先,我们需要准备两组完全相同的铁制试样。

其次,将两组试样分别置于两个不同的试验室中。

其中一个试验室用于进行吸氧腐蚀实验,另一个试验室用于进行析氢腐蚀实验。

在吸氧腐蚀实验室中,将试样置于氧气充足的环境中,然后使用化学反应剂(如硝酸、氧化铁等)加速试样的吸氧反应。

应该控制试样暴露在反应剂中的时间,以使两组试样都暴露在反应剂中相同的时间。

接下来,测量试样的质量变化、腐蚀程度和析出物形成情况等数据。

在析氢腐蚀实验室中,使用酸类反应剂(如盐酸、硫酸等)制造试验气氛,使试样处于析氢腐蚀环境中。

同样应该控制试样处于腐蚀环境不同的时间。

接下来,同样测量试样的质量变化、腐蚀程度和析出物形成情况等数据。

最后,对两组试样的数据进行比较,汇总两组试样的吸氧腐蚀和析氢腐蚀的数据。

通过比较两者的数据,我们可以得出吸氧腐蚀和析氢腐蚀的具体差别,并认识到两种腐蚀形式之间的关系。

结论:通过以上实验数据分析,我们可以得出吸氧腐蚀和析氢腐蚀在铁制试样中的不同表现。

吸氧腐蚀在铁试样中会形成铁氧化物产物,致使试样表面析出大量氧化铁物质而腐蚀失效,造成显著错切破裂。

相对应的,析氢腐蚀则是由于试样表面与酸发生反应而导致的氢化现象。

研究结果表明,析氢腐蚀的主要影响因素是试样表面的物理性质,而不是试样表面的化学性质。

总的来说,本实验的设计和结果构成了对铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀这两种腐蚀形式的较为全面的比较和分析,对可靠性和稳定性的提升是非常有意义的。

同时,这一实验结论提醒我们要加强对铁高效、稳定、安全的保护措施,以避免在各方面失败。

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

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。

钢铁吸氧腐蚀实验

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

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

铁吸氧腐蚀与析氢腐蚀的实验改进铁在自然环境中易于被氧化,形成铁锈。

铁锈的形成是由于铁与水和氧分子中的氧气反应而产生的。

然而,铁的腐蚀不仅仅是氧化反应,还包括一种称为析氢腐蚀的过程,这种腐蚀可以导致热门问题如管壳渗漏和管道泄漏。

为探究铁锈的形成和防治方法,需要对铁的腐蚀过程进行实验。

铁的腐蚀实验可以分为两类:铁吸氧腐蚀与析氢腐蚀。

在铁吸氧腐蚀实验中,铁与水和空气中的氧反应,产生铁锈;在析氢腐蚀实验中,铁与酸或碱反应,生成分子氢并释放氢气。

铁吸氧腐蚀实验中有几个改进之处。

首先,实验中必须使用纯净的水,因为水的杂质会影响铁的腐蚀过程。

其次,实验中必须控制水与空气的接触时间,因为铁与水和空气的反应时间长短会影响反应的速率。

最后,实验中必须控制水和空气的温度,因为温度的改变会影响铁和氧的反应速率。

为了改进析氢腐蚀实验,首先需要改进反应容器。

传统的反应容器是玻璃瓶,但是这种容器不透气,气体无法顺利流动,容易受到局限。

突破这个问题的方法之一是使用透气膜,它可以使气体在容器内流动自如。

此外,容器的大小和形状也需要改进,以增加反应的速率和效率。

此外,反应的温度、压力、酸碱度等要素也需要进行实验室环境下的控制和调节。

改进铁腐蚀实验有助于更好地理解铁的腐蚀机制,为腐蚀防治技术的研究和发展奠定基础。

在实践中,必须注意控制实验的各种条件,以便确保腐蚀反应溶液中的铁离子浓度仅仅是由于铁的腐蚀而增加,而不是由于其他因素所导致,这是实现铁腐蚀反应的唯一标准。

总之,铁的腐蚀实验的改进是为了更好地研究铁腐蚀的本质和机理,从而能够更好地实现铁腐蚀的防治目的。

这些改进包括使用纯净的水和改进反应容器,同时控制水、气体的时间、温度、压力等多个因素,并注意排除其他污染物的干扰。

这样可以更好地理解铁的腐蚀本质,从而制定更有效的腐蚀防治策略。

探究钢铁吸氧腐蚀

探究钢铁吸氧腐蚀
Study on oxygen absorption corrosion of iron and steel
钢铁的腐蚀在生活中非常普遍
01 探究反应原理
模拟演示轮船腐蚀实验
① Fe+C
② Fe
实验装置
实验现象
我有疑问,谁来解答?
01 导管内水柱上升的原因是什么? 02 炭粉有什么作用? 03 正极材料?负极材料?电解质溶液? 04 负极产物?是Fe2+还是Fe3+?如何验证? 05 正极是否有O2参与反应?如何验证? 06 对比两个实验,谁的反应速率更快?
B. 脱氧过程中铁做原电池正极,电极反应式为:
O2+2H2O+4e-= 4OH- C. 脱氧过程中碳做原电池负极,电极反应式为:
Fe-2eˉ=Fe2+ D. 含有1.12g 铁粉的脱氧剂,理论上最多吸收氧气
336mL(标准状况)
课后查阅资料交流
假如你是船舶设计师,应该从哪些 方面做好船舶的防腐蚀工作?
01 二价铁有什么性质? 02 在空气中,二价铁会有什么变化? 03 写出Fe(OH)2 到铁锈反应 Fe Fe2+ Fe(OH)2 Fe(OH)3 Fe2O3 04 中性、碱性条件,钢铁发生吸氧腐蚀
酸性条件,钢铁会发生何种腐蚀?
设计实验装置,写出正负极反应和总反应
02 探究能量变化
设计实验探究吸氧腐蚀的能量转化
钢铁吸氧腐蚀正负极产物的检验
资料卡
铁氰化钾,俗称赤血盐, 化学式为K3[Fe(CN)6] 。 亮红色固体盐可溶于水, 水溶液呈黄色。遇亚铁
Fe2+
盐生成深蓝色沉淀,可 用于Fe2+的检验。
3Fe2++2[Fe(CN)6]3-═Fe3[Fe(CN)6]2↓(深蓝色沉淀)

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的实验改进铁是一种常见的金属材料,在工业生产和日常生活中都有着广泛的应用。

铁材料在使用过程中会受到各种腐蚀的影响,其中铁的氧化腐蚀和析氢腐蚀是比较常见的情况。

为了改进这些腐蚀问题,我们进行了一系列的实验,希望找到更好的解决办法。

我们针对铁的氧化腐蚀问题展开了实验研究。

在实验中,我们使用了不同的表面处理方法来改变铁材料的表面状态,以观察其对氧化腐蚀的影响。

我们发现,对铁材料进行电镀、喷涂和阳极氧化等表面处理方法,可以有效减缓铁的氧化腐蚀速度。

特别是阳极氧化处理,在实验条件下能够使铁材料的氧化腐蚀速度降低了50%以上,这为我们提供了一个新的思路,即可以利用涂层技术来改善铁材料的抗氧化腐蚀性能。

我们针对析氢腐蚀问题进行了相关实验研究。

析氢腐蚀是指金属在受到腐蚀介质的作用下会产生氢气的现象,这会导致金属材料的脆性增加,降低了其力学性能和使用寿命。

为了减少析氢腐蚀的影响,我们尝试了不同的腐蚀介质和电化学保护方法。

实验结果表明,通过使用缓蚀剂和阳极保护等技术手段,可以有效降低析氢腐蚀的速度,并且在一定程度上延长金属材料的使用寿命。

这些研究成果对于解决金属材料在化工、航空航天等领域中的析氢腐蚀问题具有重要的理论和实践价值。

通过上述实验研究,我们总结了一些改进铁的氧化腐蚀和析氢腐蚀问题的方法和建议:1. 应用表面处理技术:通过电镀、喷涂、阳极氧化等表面处理方法,改变铁材料的表面状态,提高其抗氧化腐蚀性能。

2. 使用缓蚀剂和阳极保护技术:在腐蚀介质中加入适量的缓蚀剂,或者采用阳极保护技术,减少析氢腐蚀的发生,延长金属材料的使用寿命。

3. 加强防腐蚀措施:在生产和使用过程中,加强对铁材料的防腐蚀措施,提高其耐蚀性和稳定性。

4. 研发新型防腐蚀材料:利用新材料和新技术,研发具有更高抗氧化腐蚀和析氢腐蚀性能的金属材料,为工程实践提供更好的选择。

铁的氧化腐蚀和析氢腐蚀问题是工程技术中一个长期存在的难题,解决这些问题对于提高金属材料的使用寿命,降低维护成本,保护环境都具有重要的意义。

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铁的吸氧腐蚀实验的新设计作者:陈云
来源:《化学教学》2018年第04期
摘要:依据铁的吸氧腐蚀原理,运用“一次性暖贴”、玻璃仪器以及手持技术改进传统实验。

采用玻璃仪器探究铁的吸氧腐蚀过程中的物质转化,进一步利用氧气传感器和温度传感器对铁氧化过程的能量变化、铁的吸氧腐蚀的微观原理、影响铁的吸氧腐蚀速率因素等进行实验探究,说明钢铁的吸氧腐蚀是一个氧气参与的放热反应。

关键词:吸氧腐蚀;氧气传感器;温度传感器;实验探究
文章编号: 1005-6629(2018)4-0059-03 中图分类号: G633.8 文献标识码: B
1 问题的提出
苏教版《化学反应原理》在金属的电化学腐蚀中设计了这样的活动与探究: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,按图1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。

图1 教材上铁的腐蚀实验装置
学生对实验现象进行分析时可能存在以下困惑:钢铁在潮湿空气中容易生锈为什么是吸氧腐蚀过程,如何证明?铁原子失电子,氧化产物是什么,如何证明?导管内水柱上升只能说明具支试管内气体减少,怎么证明是O2参加反应呢?是否可以从定性和定量两个角度证明
O2参与吸氧腐蚀过程?
化学解惑的重要途径就是实验探究,利用玻璃仪器的传统实验呈现物质变化的宏观现象,借助电子传感器捕捉化学反应过程中的细微变化,通过手持技术对铁的吸氧腐蚀实验进行改进和补充,从而帮助学生正确理解吸氧腐蚀的概念,解决学生的疑惑问题。

2 实验探究分析铁的吸氧腐蚀原理
2.1 实验原理
不纯的金属与电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子被氧化,这种腐蚀叫做电化学腐蚀。

当在钢铁表面形成的电解质溶液薄膜呈中性或酸性很弱,且溶有一定量的氧气时发生吸氧腐蚀,反应如下:
负极反应: Fe-2e-Fe2+
正极反应: 2H2O+O2+4e- 4OH-
电池总反应: 2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2
后续进一步反应: 4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3, 2Fe(OH)3Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O
本实验设计从两个角度分析铁的吸氧腐蚀实验原理:
(1)为验证铁的吸氧腐蚀是电化学过程,将铁、碳从微观粒子放大到铁钉和碳棒,通过连接微电流计观察指针偏转情况说明构成原电池。

向铁钉处滴加K3[Fe(CN)6]溶液,向碳棒处滴加酚酞溶液,通过现象证明原电池正负极产物。

(2)为验证铁的吸氧腐蚀过程中氧气的参与情况,设计利用氧气传感器在一个封闭环境中测定一次性暖贴发热过程中氧气浓度的变化。

通过改变氧气初始浓度利用温度传感器监测温度变化,探究氧气初始浓度对钢铁吸氧腐蚀的影响。

2.2 实验药品与仪器
实验仪器:威尼尔数据采集器、氧气传感器、温度传感器、滤纸、带鱼嘴夹的导线、电流表、培养皿、双口瓶、单孔塞、导管、剪刀、烧杯、玻璃棒、漏斗
实验药品:铁钉、多孔碳棒、1mol/L Na2SO4溶液、6mol/L NaCl溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、酚酞溶液、双氧水、二氧化锰、一次性暖贴(铁粉型、市售)
本实验采用威尼尔公司的数字采集器、数据采集软件、氧气传感器以及温度传感器。

2.3 实验装置
实验装置见图2。

图2 改进的铁的电化学腐蚀实验装置
2.4 实验过程
实验探究1:
将一片用6mol/L NaCl溶液湿润的滤纸条置于培养皿中,将带有鱼嘴夹的两根导线分别夹铁钉和碳棒,连接微电流计,将两电极分别接触滤纸条两端,观察、记录实验现象。

实验探究2:
将铁钉、碳棒置于用6mol/L NaCl溶液湿润的滤纸条上,连接电流计反应一段时间之后,向铁钉与滤纸接触处滴加1滴K3[Fe(CN)6]溶液[1],向碳棒与滤纸接触处滴加1滴酚酞溶液,观察、记录实验现象{提示: Fe2+的检验:加入K3[Fe(CN)6]溶液,產生特征蓝色沉淀}。

实验探究3:
用USB数据线将计算机与数字采集器连接起来,将氧气传感器、温度传感器连接到数据采集器上。

将滤纸卷成圆筒状放入双口瓶内,使筒口对准插入温度传感器的瓶口,在双口瓶的另一端接入氧气传感器。

取一袋一次性暖贴,剪开,将其中的固体粉末倒入烧杯内,用玻璃棒迅速搅拌均匀,再沿漏斗从连接温度传感器的瓶口倒入正下方圆柱形滤纸槽内,迅速插入温度传感器,点击数据采集器。

数据图像纵轴选择O2浓度(%)(体积分数)和温度(℃),横轴选择时间(s),开启仪器采集数据,观察氧气浓度和温度变化情况。

实验探究4:
向双口瓶中通入氧气,用氧气传感器监测氧气浓度变化。

再重复操作,改变氧气初始浓度,采集数据,观察O2浓度和温度随时间变化情况。

2.5 结果与讨论
(1)实验探究1和实验探究2结果表明通过观察到有电流通过微电流计指针偏转,说明构成原电池,验证钢铁的吸氧腐蚀是一种电化学过程。

铁电极附近产生特征蓝色沉淀说明生成Fe2+,碳电极附近变成红色说明生成OH-,现象很好地将钢铁的吸氧腐蚀过程中的物质转化情况加以体现。

(2)实验探究3结果如图3,实验表明O2含量在300秒内从最初的21%逐渐下降到14%,温度从最初的34℃逐渐上升到47℃,说明铁的吸氧腐蚀是一个放热的过程,双口瓶内减少的气体是O2,即氧气参与铁的腐蚀。

实验探究4结果如图4和图5,实验表明氧气初始浓度越高,温度上升越快,吸氧腐蚀速率越快。

图3 氧气起始浓度为21%的放热时间曲线
图4 不同氧气起始浓度随时间变化的曲线
图5 不同氧气起始浓度时温度随时间变化的曲线
2.6 结论
本实验运用“一次性暖贴”、玻璃仪器以及手持技术,通过在密闭容器内氧气的浓度随着温度的上升逐渐减小的变化曲线,并且O2初始浓度越高,温度上升越快,钢铁吸氧腐蚀速率也更快,说明钢铁的吸氧腐蚀中氧气参与了反应且是一个放热的过程。

3 反思与启示
铁的吸氧腐蚀实验是氧化还原反应原理在电化学中的应用之一,如何将反应的微观变化尽可能通过技术手段呈现出来成为本实验设计的主要思想。

与传统实验相比较:将铁、碳从微观颗粒放大到铁钉和碳棒,宏观展现其电化学原理,利用宏观现象解释微观的物质变化,有效地激发了学生思维。

实验在培养皿中进行,用滤纸作为载体,材料易得,操作简单,现象明显,便于学生分组探究。

手持技术的应用使得一些原本不明显的现象更加明显和可测。

将手持技术运用于钢铁的吸氧腐蚀的定性和定量研究已经有不少人做过,如何创新是最难的。

在查阅资料过程中发现已经做过的工作主要有以下几种:单传感器监测氧气[2]或压强变化;单传感器监测溶解氧变化[3];双传感器监测O2和压强变化[4]等,但是实验设计中都有一个共性,即运用的药品是实验室的铁粉、碳粉和NaCl。

化学来源于生活,在学习的过程中,又向学生渗透了利用新技术、新方法。

学习化学的主要目的是服务于工业与生活,并应用于解决生活中的
相关问题。

因此结合生活中的化学,本实验直接利用熟悉的“一次性暖贴”,对其包装设计和药品成分展开讨论研究。

实验过程中发现有以下几方面需要作进一步思考:
(1)学生探究实验设计。

在设计探究钢铁的吸氧腐蚀原理的实验时,发现构成原电池的放电量很小,因此在选择电流计时应选择微电流计。

本实验检验亚铁离子时选用K3[Fe (CN)6]溶液,实验现象较为明显,但这种药品学生并不熟悉,若使用熟悉的检验方法应怎样改进?
(2)原电池实验设计。

在考虑O2参与反应时,曾设计向正极多孔碳棒通入O2,但是效果较差,原因是多方面的,如饱和NaCl溶液中O2的溶解度较小、碳棒吸附O2的能力也很小等。

后续工作如怎样增大正极碳吸附O2的效果;选择合适的NaCl溶液的浓度以增大O2的溶解度;温度的影响,是否可以结合手持技术作进一步的探究等,都是可以继续进行实验探究的方面[5]。

(3)实验设计时,相關知识紧密联系工业与生活。

如:铁、碳混合物在水溶液中形成微电池,可以用来处理水中的污染物,是否可以从这个角度进一步作实验探究。

因此后续相关工作还有很多,需要不断去探索。

参考文献:
[1]郑晓红.几则电化学实验的改进与创新[J].化学教育, 2015,(3): 69~72.
[2]徐泓,朱敏,魏明贵.铁粉吸氧腐蚀系列实验的设计及应用[J].化学教学, 2015,(4): 63~66.
[3]江军.基于原理解读的铁吸氧腐蚀实验再设计[J].化学教育, 2015,(15): 56~59.
[4]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.
[5]徐卫瑛,赵琦.微型氧浓差电池的制作与分析[J].化学教学, 2013,(12): 51~52.。

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