運用手持技術對金屬電化學腐蝕探究實驗

手持技術（即掌上技術）以計算機做為收錄數據的媒介平臺，連接數據采集器以及傳感器，進行更為全面的處理、分析數據的一種新型手段。不同類型的傳感器適用于多個領域的探究學習。本文從“金屬電化學腐蝕探究實驗”入手，通過手持技術手段能夠使學生在實驗過程中獲得更為直觀、動態的數據，更易更輕松的掌握該知識點。在此學生得到的不僅是結果，而且有過程，從而有利用提高學生的信息素養。

手持技術 壓強傳感器 電化學腐蝕

【中圖分類號】G633.91【文獻標識碼】A【文章編號】 1005-8877（2018）25-0091-01

1.實驗目的

（1）運用手持技術的壓強傳感器實時監測反應容器中氣壓的變化，研究在不同情況下，即中性PH≈7、強弱酸性PH<7中，對鋼鐵的電化學腐蝕過程會有怎樣的影響。

（2）引導學生學會壓強傳感器的使用及通用軟件的使用。

2.實驗原理

電化學腐蝕：即在有電解質溶液存在的條件下，接觸到含有雜質的金屬，就會構成原電池反應條件，發生反應，比較活潑的金屬失去電子被氧化，這種腐蝕叫作電化學腐蝕。

（1）析氫腐蝕

如果溶液的酸性比較強，就會發生產生氫氣的電化學腐蝕，即為析氫腐蝕。 在空氣比較潮濕的情況下，水汽會與空氣中的二氧化碳融合在一起，形成電解質溶液即水膜，溶有二氧化碳的水汽勢必使得水膜的H+增多，如果這時附著在含碳的鋼鐵制品上，就會構成無數個微小的原電池，即鋼鐵為負極，碳為正極。反應式如下：負極：Fe-2e-=Fe2+（鐵被氧化）；正極：2H+ + 2e-=H2↑（氫被還原）；總反應式：2Fe + 2H+ = 2Fe2+ + H2↑

（2）吸氧腐蝕

如果在弱酸性或中性條件下，金屬發生的是屬于吸氧腐蝕，與析氫腐蝕不同的是，金屬表面的水膜是溶解了氧氣，而發生的電化學腐蝕。負極：2Fe - 4eˉ = 2Fe2+ （鐵被氧化）； 正極：2H2O + O2 + 4eˉ= 4OH-（氧被還原）；總反應式：2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe（OH）2

3.實驗器材及試劑

實驗儀器：郎威DISLabV6.5數據采集器，計算機，壓強傳感器，具支試管，橡皮塞，橡膠管，鐵架臺，鐵夾

實驗試劑：鐵粉，碳粉，H2SO4（2mol/L），CH3COOH（2mol/L），NaCl溶液（2mol/L）

4.實驗方案設計

5.實驗步驟

（1）讓學生初步了解手持儀器的組成、功能與使用方法

（2）打開電腦，開啟專用軟件

（3）分別用H2SO4 ，CH3COOH，NaCl溶液潤濕三支具支試管，標記為Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ；后在研缽內加入還原鐵粉和少量的碳粉，混合均勻

（4）組裝好儀器，連接電腦，采集往Ⅰ號具支試管內壁撒入混合粉末的壓強隨時間變化的曲線圖

（5）同上步驟，采集往Ⅱ、Ⅲ號具支試管內壁撒入混合粉末的壓強隨時間變化的曲線圖

6.實驗結果與分析

學生結合壓強數據變化曲線的起點，走向，終點走向，教師在學生代表匯報后及時引導補充

Ⅰ號溶液：反應開始時，因反應物，主要是H+的濃度較大，反應速率較快壓強變化較快，隨著反應進行，盡管溫度有一定升高，反應物濃度減小，速率減慢，反應接近結束，速率近乎為零，故曲線的走勢：先升高較陡后趨于平緩最后接近水平線；

Ⅱ號溶液：反應開始時，因反應物的主要是H+濃度較小（遠小于硫酸H+濃度），起反應主要是消耗氧氣的過程，反應速率很慢，壓強平緩下降，反應接近結束，速率近乎為零，故曲線的走勢趨于平緩下走的趨勢有最后接近水平線；

Ⅲ號溶液：在這個過程中，曲線的走勢起反應主要是消耗氧氣的過程，故曲線的走勢趨于平緩下走的趨勢有最后接近水平線；類似醋酸溶液的曲線。

七.反思

本實驗的設計是根據蘇教版的“金屬的電化學腐蝕”中的“活動與探究”的基礎上應用手持技術進行改進的實驗，力求新課程理念倡導 “自主，合作，探究”的學習方式下引導學生突破課本教材，增強學生創新能力的培養，在和學生充分查閱大量資料，進行實驗設計和探究的同時，也體驗到了手持技術的運用課堂的魅力，有助于學生培養在定性思考的基礎上進行定量研究的研究思維。

參考文獻

[1]孫濤、李鑫.手持傳感器在化學實驗中的應用[J].中學化學教學參考，2015（12）：46.

[2]王程杰主編.中學化學實驗研究 [M].華東師范大學出版社，2005.03.