鐵吸氧腐蝕與析氫腐蝕的實驗改進

羅小艷 周均睿

摘 要：鐵的吸氧腐蝕演示實驗，是人教版高中化學新教材《化學反應原理》（選修4）課本中的一個實驗，由于所用鐵釘表面積較小、導管較粗，按照課本上的方法進行實驗，需要較長的時間才能觀察到明顯的實驗現象，不利于進行課堂實驗教學。鑒此，筆者對該實驗經過研究提出了新的改進方法，不僅可以完成鐵的吸氧腐蝕，還可以完成鐵的析氫腐蝕，筆者采用橡膠隔板隔開的雙通管為主體的復合實驗裝置在1～2 min內同時完成鐵的吸氧腐蝕與析氫腐蝕。對比明顯，現象突出。

關鍵詞：橡膠隔板；雙通管；NaCl溶液；鐵粉；碳粉；CH3COOH溶液

一、 問題提出

鐵的吸氧腐蝕演示實驗，是人教版高中化學新教材《化學反應原理》（選修4）課本中的一個實驗，而且鐵的吸氧腐蝕和析氫腐蝕作為原電池教學的重點內容，生活中常見的是鐵的吸氧腐蝕。由于所用鐵釘表面積較小、導管較粗，按照課本上的方法進行實驗，需要較長的時間才能觀察到明顯的實驗現象，不利于進行課堂實驗教學。鑒此，筆者對該實驗經過研究提出了新的改進方法，不僅可以完成鐵的吸氧腐蝕，還可以完成鐵的析氫腐蝕，筆者采用橡膠隔板隔開的雙通管為主體的復合實驗裝置在1～2min內同時完成鐵的吸氧腐蝕與析氫腐蝕。進行兩個實驗的對比，現象明顯，趣味性強，給學生留下了深刻的印象。

二、 實驗過程

（一） 實驗用品

試劑：NaCl溶液、鐵粉、碳粉、CH3COOH溶液、滴有酚酞的水。

儀器：雙通管一個、橡膠隔板一個、單孔橡膠塞兩個、小試管兩個、導管兩個。

（二） 實驗儀器裝置圖及組裝說明

雙通管中間用橡膠隔板隔開，導管要短一些細一些，以便觀察到明顯的實驗現象。

（三） 實驗步驟、現象及結論

1. 向鐵粉中加入少量碳粉，混合均勻，分別用飽和NaCl溶液和稀CH3COOH溶液潤濕過（濕過，撒入雙通管的左右兩邊）。

2. 向兩只小試管中分別加入滴有酚酞的水。

3. 按圖所示連接好裝置，2 min左右可觀察到左邊滴有酚酞的水被吸入玻璃管中，A處變紅，說明發生了吸氧腐蝕，讓學生分析其原理：鐵做負極，失去電子，Fe-2e-Fe2+，在溶液中的氧氣得到電子生成O2-：O2+2H2O+4e-4OH-。Fe2++2OH-Fe（OH）2，Fe（OH）2極不穩定，在空氣中發生4Fe（OH）2+O2+2H2O4Fe（OH）3，Fe（OH）3不穩定，長期放置后失水形成鐵銹。由于O2的消耗，雙通管左邊壓強變小，大氣壓將左端試管中滴有酚酞的水壓入試管中，導致A處出現紅色。右邊B處有氣泡產生，說明發生了析氫腐蝕。原理：

鐵做負極，失去電子，Fe-2e-Fe2+，在溶液中的H+得到電子發生：2H++2e-H2↑。

第一、使宏觀實驗現象與微觀的原理解釋一致，以實驗提供的事實為支持，使學生對吸氧腐蝕使氧氣參與反應的事實由抽象到直觀，促使學生對吸氧腐蝕、析氫腐蝕的本質的認識和理解，且印象深刻。此實驗的設計解決了宏觀的實驗現象如何與微觀的原理解釋一致的問題，有利于教師突破重點難點，創新該實驗的設計，使教學效果達到預期的目標。

第二、用自制的儀器，同時完成鐵的吸氧腐蝕與析氫腐蝕，實驗現象對比明顯，印象深刻，達到了預期效果。

第三、啟發引導學生的思維活動，學生對吸氧腐蝕溶于水膜的氧氣得電子被還原感到難以理解，因為他們缺乏感性認識，此實驗的設計很自然地啟發引導學生由實驗現象去分析反應原理，該實驗的裝置設計能激活學生的新思維。

參考文獻：

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作者簡介：

羅小艷，周均睿，云南省曲靖市，云南曲靖一中。