一道能激勵創(chuàng)新思維的好題

段昌平+李忠平+何程

摘要：以教材中的電化學(xué)知識為基礎(chǔ)分析了地下輸電線路斷開后，會與潮濕的土壤中處于地上或地下的鐵軌（金屬管線）形成回路，引起鐵軌（金屬管線） 電化學(xué)腐蝕，相當(dāng)于用金屬作電極的串聯(lián)電解池。

關(guān)鍵詞：地下輸電線路；金屬管線；土壤電解液；電化學(xué)腐蝕與防護；習(xí)題分析

文章編號：1005–6629（2014）4–0058–02 中圖分類號：G633.8 文獻標(biāo)識碼：B

人教社新編高中化學(xué)教材選修4·《化學(xué)反應(yīng)原理》第四章《電化學(xué)基礎(chǔ)》第四節(jié)“金屬的電化學(xué)腐蝕與防護”練習(xí)題最后一題（第88頁）[1]，其內(nèi)容是：在城市中地下常埋有縱橫交錯的管道和輸電線路，地上還鋪有地鐵、城鐵的鐵軌，當(dāng)有電流泄漏入潮濕的土壤中，并與金屬管道形成回路時，就會引起后者的腐蝕。你能用一個原理圖來表示這個過程嗎？試提出防止這類腐蝕的策略。這是一道聯(lián)系實際，能激勵師生展開創(chuàng)新思維的好題。由于教參中沒有該題答案（其他各題均有），部分教師和更多學(xué)生感到費解。

1 該問題包含的電化學(xué)原理

其實這道題已經(jīng)給出了解題的重要信息：“電流泄漏入潮濕的土壤中，并與 金屬管道形成回路。”由此可知，是已經(jīng)閉合運行的輸電線路斷開了，相當(dāng)于處于閉合狀態(tài)電源的兩極插入電解質(zhì)溶液中（潮濕的土壤可看作電解質(zhì)溶液）構(gòu)成了一個電解裝置。假設(shè)電纜為銅制導(dǎo)線，電解質(zhì)為NaCl，該電解裝置可表示為圖1a。若把水槽中電解質(zhì)溶液分裝在兩個水槽里，斷開的導(dǎo)線分別插入兩水槽中，此時內(nèi)電路不通，則不能構(gòu)成電解池（如圖1b）。若用一根鐵絲彎曲成“U”形，將其兩端分別插入兩水槽的溶液中（如圖1c），此時便形成了回路，該裝置則變?yōu)橐粋€串聯(lián)的電解池。題設(shè)情景中的鋼軌（或金屬管道）即為圖3中彎曲成“U”形的鐵絲。

3 學(xué)生對該問題的反映

絕大多數(shù)學(xué)生讀題之后所畫出的原理圖如同裝置圖1a，不知道鋼軌（或金屬管道）在圖中所處的位置，更不理解其加快腐蝕的原理。也有極少數(shù)學(xué)生畫出了裝置圖1c，這類學(xué)生的思維很活躍，知道鋼軌（或金屬管道）的一端是陽極，金屬（除Au、Pt）作陽極時是加快了自身的腐蝕速率。沒有學(xué)生聯(lián)想到裝置圖2，更不可想象橫在兩電極之間一根鐵絲竟然能形成電極，兩端所發(fā)生的反應(yīng)不同，一端（陽極）是金屬自身發(fā)生氧化反應(yīng)，另一端（陰極）上溶液中的陽離子（H+）發(fā)生還原反應(yīng)。當(dāng)我們用裝置圖3在教室做該問題的演示實驗，并通過多媒體投影放大在屏幕上時，學(xué)生看到了明顯的實驗現(xiàn)象（鐵絲左端上有氣泡冒出，右端上有白色絮狀物生成）。再將實驗裝置圖3轉(zhuǎn)換成裝置圖1c，此時學(xué)生對該習(xí)題的理解才一目了然，茅塞頓開。隨后在屏幕提出了“防止這類腐蝕的策略”的討論題。經(jīng)討論學(xué)生提出了以下兩點：①迅速切斷電源；②埋在地下的金屬管線或鋼軌表面都要涂絕緣膜（塑料或油漆、礦物油），不僅可防止這類電化學(xué)腐蝕，還可防止形成的原電池的吸氧腐蝕或析氫腐蝕。

參考文獻：

[1]宋心琦主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書·化學(xué)反應(yīng)原理[M].北京：人民教育出版社，2009：88.

摘要：以教材中的電化學(xué)知識為基礎(chǔ)分析了地下輸電線路斷開后，會與潮濕的土壤中處于地上或地下的鐵軌（金屬管線）形成回路，引起鐵軌（金屬管線） 電化學(xué)腐蝕，相當(dāng)于用金屬作電極的串聯(lián)電解池。

關(guān)鍵詞：地下輸電線路；金屬管線；土壤電解液；電化學(xué)腐蝕與防護；習(xí)題分析

文章編號：1005–6629（2014）4–0058–02 中圖分類號：G633.8 文獻標(biāo)識碼：B

人教社新編高中化學(xué)教材選修4·《化學(xué)反應(yīng)原理》第四章《電化學(xué)基礎(chǔ)》第四節(jié)“金屬的電化學(xué)腐蝕與防護”練習(xí)題最后一題（第88頁）[1]，其內(nèi)容是：在城市中地下常埋有縱橫交錯的管道和輸電線路，地上還鋪有地鐵、城鐵的鐵軌，當(dāng)有電流泄漏入潮濕的土壤中，并與金屬管道形成回路時，就會引起后者的腐蝕。你能用一個原理圖來表示這個過程嗎？試提出防止這類腐蝕的策略。這是一道聯(lián)系實際，能激勵師生展開創(chuàng)新思維的好題。由于教參中沒有該題答案（其他各題均有），部分教師和更多學(xué)生感到費解。

1 該問題包含的電化學(xué)原理

其實這道題已經(jīng)給出了解題的重要信息：“電流泄漏入潮濕的土壤中，并與 金屬管道形成回路。”由此可知，是已經(jīng)閉合運行的輸電線路斷開了，相當(dāng)于處于閉合狀態(tài)電源的兩極插入電解質(zhì)溶液中（潮濕的土壤可看作電解質(zhì)溶液）構(gòu)成了一個電解裝置。假設(shè)電纜為銅制導(dǎo)線，電解質(zhì)為NaCl，該電解裝置可表示為圖1a。若把水槽中電解質(zhì)溶液分裝在兩個水槽里，斷開的導(dǎo)線分別插入兩水槽中，此時內(nèi)電路不通，則不能構(gòu)成電解池（如圖1b）。若用一根鐵絲彎曲成“U”形，將其兩端分別插入兩水槽的溶液中（如圖1c），此時便形成了回路，該裝置則變?yōu)橐粋€串聯(lián)的電解池。題設(shè)情景中的鋼軌（或金屬管道）即為圖3中彎曲成“U”形的鐵絲。

3 學(xué)生對該問題的反映

絕大多數(shù)學(xué)生讀題之后所畫出的原理圖如同裝置圖1a，不知道鋼軌（或金屬管道）在圖中所處的位置，更不理解其加快腐蝕的原理。也有極少數(shù)學(xué)生畫出了裝置圖1c，這類學(xué)生的思維很活躍，知道鋼軌（或金屬管道）的一端是陽極，金屬（除Au、Pt）作陽極時是加快了自身的腐蝕速率。沒有學(xué)生聯(lián)想到裝置圖2，更不可想象橫在兩電極之間一根鐵絲竟然能形成電極，兩端所發(fā)生的反應(yīng)不同，一端（陽極）是金屬自身發(fā)生氧化反應(yīng)，另一端（陰極）上溶液中的陽離子（H+）發(fā)生還原反應(yīng)。當(dāng)我們用裝置圖3在教室做該問題的演示實驗，并通過多媒體投影放大在屏幕上時，學(xué)生看到了明顯的實驗現(xiàn)象（鐵絲左端上有氣泡冒出，右端上有白色絮狀物生成）。再將實驗裝置圖3轉(zhuǎn)換成裝置圖1c，此時學(xué)生對該習(xí)題的理解才一目了然，茅塞頓開。隨后在屏幕提出了“防止這類腐蝕的策略”的討論題。經(jīng)討論學(xué)生提出了以下兩點：①迅速切斷電源；②埋在地下的金屬管線或鋼軌表面都要涂絕緣膜（塑料或油漆、礦物油），不僅可防止這類電化學(xué)腐蝕，還可防止形成的原電池的吸氧腐蝕或析氫腐蝕。

參考文獻：

[1]宋心琦主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書·化學(xué)反應(yīng)原理[M].北京：人民教育出版社，2009：88.

摘要：以教材中的電化學(xué)知識為基礎(chǔ)分析了地下輸電線路斷開后，會與潮濕的土壤中處于地上或地下的鐵軌（金屬管線）形成回路，引起鐵軌（金屬管線） 電化學(xué)腐蝕，相當(dāng)于用金屬作電極的串聯(lián)電解池。

關(guān)鍵詞：地下輸電線路；金屬管線；土壤電解液；電化學(xué)腐蝕與防護；習(xí)題分析

文章編號：1005–6629（2014）4–0058–02 中圖分類號：G633.8 文獻標(biāo)識碼：B

人教社新編高中化學(xué)教材選修4·《化學(xué)反應(yīng)原理》第四章《電化學(xué)基礎(chǔ)》第四節(jié)“金屬的電化學(xué)腐蝕與防護”練習(xí)題最后一題（第88頁）[1]，其內(nèi)容是：在城市中地下常埋有縱橫交錯的管道和輸電線路，地上還鋪有地鐵、城鐵的鐵軌，當(dāng)有電流泄漏入潮濕的土壤中，并與金屬管道形成回路時，就會引起后者的腐蝕。你能用一個原理圖來表示這個過程嗎？試提出防止這類腐蝕的策略。這是一道聯(lián)系實際，能激勵師生展開創(chuàng)新思維的好題。由于教參中沒有該題答案（其他各題均有），部分教師和更多學(xué)生感到費解。

1 該問題包含的電化學(xué)原理

其實這道題已經(jīng)給出了解題的重要信息：“電流泄漏入潮濕的土壤中，并與 金屬管道形成回路。”由此可知，是已經(jīng)閉合運行的輸電線路斷開了，相當(dāng)于處于閉合狀態(tài)電源的兩極插入電解質(zhì)溶液中（潮濕的土壤可看作電解質(zhì)溶液）構(gòu)成了一個電解裝置。假設(shè)電纜為銅制導(dǎo)線，電解質(zhì)為NaCl，該電解裝置可表示為圖1a。若把水槽中電解質(zhì)溶液分裝在兩個水槽里，斷開的導(dǎo)線分別插入兩水槽中，此時內(nèi)電路不通，則不能構(gòu)成電解池（如圖1b）。若用一根鐵絲彎曲成“U”形，將其兩端分別插入兩水槽的溶液中（如圖1c），此時便形成了回路，該裝置則變?yōu)橐粋€串聯(lián)的電解池。題設(shè)情景中的鋼軌（或金屬管道）即為圖3中彎曲成“U”形的鐵絲。

3 學(xué)生對該問題的反映

絕大多數(shù)學(xué)生讀題之后所畫出的原理圖如同裝置圖1a，不知道鋼軌（或金屬管道）在圖中所處的位置，更不理解其加快腐蝕的原理。也有極少數(shù)學(xué)生畫出了裝置圖1c，這類學(xué)生的思維很活躍，知道鋼軌（或金屬管道）的一端是陽極，金屬（除Au、Pt）作陽極時是加快了自身的腐蝕速率。沒有學(xué)生聯(lián)想到裝置圖2，更不可想象橫在兩電極之間一根鐵絲竟然能形成電極，兩端所發(fā)生的反應(yīng)不同，一端（陽極）是金屬自身發(fā)生氧化反應(yīng)，另一端（陰極）上溶液中的陽離子（H+）發(fā)生還原反應(yīng)。當(dāng)我們用裝置圖3在教室做該問題的演示實驗，并通過多媒體投影放大在屏幕上時，學(xué)生看到了明顯的實驗現(xiàn)象（鐵絲左端上有氣泡冒出，右端上有白色絮狀物生成）。再將實驗裝置圖3轉(zhuǎn)換成裝置圖1c，此時學(xué)生對該習(xí)題的理解才一目了然，茅塞頓開。隨后在屏幕提出了“防止這類腐蝕的策略”的討論題。經(jīng)討論學(xué)生提出了以下兩點：①迅速切斷電源；②埋在地下的金屬管線或鋼軌表面都要涂絕緣膜（塑料或油漆、礦物油），不僅可防止這類電化學(xué)腐蝕，還可防止形成的原電池的吸氧腐蝕或析氫腐蝕。

參考文獻：

[1]宋心琦主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書·化學(xué)反應(yīng)原理[M].北京：人民教育出版社，2009：88.