高中化学 钢铁吸氧腐蚀改进素材 新人教版选修4

用心 爱心 专心1 钢铁吸氧腐蚀实验的改进研究钢铁吸氧腐蚀实验的改进研究 摘要摘要 从缩小玻璃管的孔径来放大实验现象 并与生活经验联系来改变实验的浸泡液 增 大混合粉末与空气的接触面 和升高反应的温度三个方面来加快钢铁的吸氧腐蚀速度 取 得了理想的实验效果 大大缩短实验现象出现的时间 关键词关键词 吸氧腐蚀 泡菜水 增大接触面 缩小口径 1 问题的提出问题的提出 钢铁的吸氧腐蚀 是高中化学新教材 化学反应与原理 人教版和苏教版 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 1 至少需等待 5min 甚至更长时间才能观察到水柱上升 2 苏教版中则作为学生探究实验 稍有区别是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 3 但是苏教版新教材实验的做法甚至需要几十分钟的时间才能观察到现象 4 在课堂上等待这样长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 都显然不恰当 因此 如何让这个实验能够在很短的时间内完成 成了新教材使 用过程中的一个疑难实验 为此笔者对此实验进行了比较全面的改进研究 结果显著加快 了钢铁吸氧腐蚀的速度 在 50s 内可以观察到非常显著的实验现象 这里简介于后 2 改进研究改进研究 改进浸泡混合粉末的溶液 受人们在日常烹调中用菜刀切泡菜时 菜刀粘上泡菜水后会很快观察到菜刀上产生斑 斑铁锈的启示 我们改饱和食盐水为泡菜水 用它浸泡铁粉和炭粉的混合物 缩小玻璃导管的口径来放大实验现象 将玻璃导管改成毛细尖嘴管 尖嘴部分长约 4cm 用胶皮管连接在具支试管的支管上 增大铁炭混合粉末与空气的接触面积来加快反应速率 将滤纸剪裁成比具支试管的直径稍窄的长条 在具支试管的橡皮塞上切两条平等的切 口 再用泡菜水浸湿滤纸条后 在滤纸条的正反两面均匀沾上铁 炭混合粉末 将滤纸条 卡入橡皮塞的切口中装入具支试管中组成如图1 2 3的装置 已略去夹持装置 用大烧杯准备好 60 的热水浴备用 按照炭粉和铁粉质量比为 1 10 混合均匀作为本实验钢铁吸氧腐蚀的样品 在试管 的水中加入几滴红墨水 便于观察水柱上升的情况 实验过程及数据 本实验改进研究时的室内温度为 8 5 用心 爱心 专心2 钢铁听氧腐蚀实验改进结果数据表 样品编号装置情况实验现象数据 1用泡菜水浸泡混合粉末 在常温下进行实 验 50s 后玻管中水柱迅速上升到 5cm 2用泡菜水浸泡混合粉末 并同时在橡皮塞 上卡上滤纸条在常温下进行实验 45s 后玻管中水柱迅速上升到 5cm 3用泡菜水浸泡混合粉末 并同时在橡皮塞 上卡上滤纸条后 将具支试管浸入 60 的 热水浴进行实验 尖嘴处前 10s 向外冒气泡 10s 40s 玻管中水柱迅速 上升到 到 6cm 从以上实验数据可以看出无论采取上面的何种方式进行此实验 效果都非常理想 无论 是作为课堂演示实验还是作为学生探究实验 出现满意的结果的时间都很适合课堂教学的 节凑需要 同时根据不少省份在使用新教材时都不约而同地把选修模块中的 化学反应原 理 规定作为限选模块 即学生修完必修 和必修 的模块后接着学 化学反应原理 模 块 时间正好是高二上学期 进入了冬天 天气比较寒冷 如果使用人教版教材的省份 教材在本模块中学生已经学习了温度对化学反应速率的影响 北方大部分省份的气温应该 比四川的温度低得多 适宜用水浴中进行此实验的方法 值得指出的是 在具支试管放入 热水浴中时 玻管尖嘴处前 10s 时间内先向外冒气泡 应该是试管中的空气因为受热膨胀 的原因 这一点知识学生是具备的 至于南方的省份就完全可以在室温下进行实验 用 pH 试纸检测 泡菜水的 pH 值为 5 呈较弱的酸性 从在热水浴中的实验现象可以 看出 在该实验中的反应应该是吸氧腐蚀 从实验数据中可以得出 该实验得以大大缩短 现象出现的时间 最关键的是将饱和食盐水更换成泡菜水 我们觉得是因为泡菜水在坛中 浸泡新鲜疏菜时 除了在水中加入的食盐外 疏菜中的大量有机和无机盐也进入了泡菜水 中 溶解了的盐种类丰富 能够大大加快钢铁吸氧腐蚀的速度 此实验的改进研究也完全 符合新课程标准的精神 把化学知识放在学生熟悉的生活情境中去学习和研究 参考文献 1 宋心琦主编 普通高中课程标准教科书 化学 选修 4 化学反应原理 北京人民教育出 版社 2008 年 5 月 85 2 雷和平 刘英丽 化学教育 2009 30