文章編號:1005-6629(2010)09-0079-02 中圖分類號:G632.8 文獻標識碼:B

[問題]某課外實驗探究小組的同學看到老師在上課演示鋼鐵的吸氧腐蝕時，玻璃導管中的 水柱遲遲不見上升[1]，他們覺得是反應的速度太慢所致[2]，打算進行加快鋼鐵吸氧腐蝕的實驗探究性學習。經(jīng)過反復討論，他們從用菜刀切泡菜時如果沒有及時潔凈和擦干菜刀上的泡菜水，會馬上看到菜刀生銹產(chǎn)生黃褐色的鐵銹的現(xiàn)象得到啟示，決定首先從改變浸泡鐵粉和炭粉的溶液入手。并設計了如下裝置(夾持裝置部分已略去)來進行探究性實驗。

裝置說明:圖1為原教材裝置圖，圖3、4中的具支試管膠皮塞上嵌入了兩條濾紙條，圖4裝水的試管插入燒杯的熱水浴中。

他們按照上面的裝置進行加快鋼鐵吸氧腐蝕的實驗探究。

1. 你覺得在圖2、3、4的裝置中，右邊試管里的玻管改成拉細的尖嘴管的作用是_____________。

2. 他們除了用泡菜水潤濕具支試管壁，將炭粉按質(zhì)量比1∶10混勻后均勻地粘附在試管壁上外，還在圖3、4的具支試管的膠皮塞上嵌入兩條濾紙條，并用泡菜水浸濕濾紙條，將炭粉和鐵粉均勻地粘附在濾紙條兩面的作用是_______________________。

3. 將裝置2、3在室溫下(8.5 ℃)進行實驗，圖4燒杯中的熱水浴的溫度為60 ℃，得出的實驗數(shù)據(jù)如下:

在用圖4裝置進行的實驗中，將試管放入熱水浴中的作用是___________，在插入熱水浴前10 s時，尖嘴處向外冒氣泡的原因是____________，實驗前他們考慮到泡菜壇中的泡菜水長時間浸泡各種蔬菜，可能有一定的酸性，于是用pH試紙檢測得泡菜水的pH為5。試分析當用食鹽水浸泡鐵粉和炭粉的混合物改為用泡菜水浸泡，能顯著地加快鐵粉的吸氧腐蝕速度的原因是__________和________。

[命題意圖]

本題屬于原創(chuàng)題，對于鋼鐵的吸氧腐蝕，以前各種版本的高中化學教材都沒有設置實驗，新課程標準中的兩種新教材增加了這個實驗[1]，但是使用區(qū)的師生對這個實驗的操作效果都不太理想，主要是要觀察到預期中的實驗現(xiàn)象需時太長，無論作為課堂演示實驗還是學生探究實驗都不太適合，為此，我們對這個實驗進行了改進研究，并且獲得了非常滿意的效果，本題就是結合我們對該實驗[2]的最新研究過程和成果創(chuàng)作的，題中的數(shù)據(jù)都是我們研究時的原始數(shù)據(jù)， 試題還沒有使用過， 適合于高三學生在復習中使用， 因為此時學生已經(jīng)具備了有關影響化學反應速率的因素的綜合知識。

[試題點評]

1聯(lián)系生活，用生活中的經(jīng)驗啟迪難解的化學問題

新課程標準強調(diào)化學與生活密切聯(lián)系，當化學學學習過程中有難于解決的難題時，生活中的經(jīng)驗也可以反過來為化學的教學提供解決的突破口，大有“眾里尋她千百度，驀然回首，那人卻在燈火闌珊處”之感。如果是生長在有食用泡菜習慣的地區(qū)，并且有過用菜刀切泡菜的生活經(jīng)驗的學生，聯(lián)想到這里，自然會產(chǎn)生遷移、進而用泡菜水來代替原實驗中的食鹽水來創(chuàng)新改進實驗探究的想法，我們覺得是符合新課程標準精神的。

2重視基礎，從基礎中創(chuàng)新

人教版《實驗化學》中這樣敘述:美國阿波羅“登月計劃”總指揮韋伯在“阿波羅”登月成功后曾說:“阿波羅計劃”中沒有一項新發(fā)明的技術，關鍵是現(xiàn)成的技術，關鍵在于綜合，綜合也是創(chuàng)新……。利用學生已經(jīng)具有的知識和技能，嘗試實驗設計上的創(chuàng)新，用浸濕的濾紙的兩面粘附鐵、炭混合粉末來增大它們與空氣中的氧氣的接觸面積，進而加快鋼鐵吸氧腐蝕的速度，把濾紙吸附能力強的物理性質(zhì)巧妙地運用到本實驗中，就是基礎知識上的創(chuàng)新，符合課程改革精神。

3學科間巧妙融合，在融合中創(chuàng)新

在第3問中，將試管浸入水浴加熱后，試管中的氣體由于受熱膨脹，體積增大產(chǎn)生氣泡，自然地與物理知識相結合。要求學生對此現(xiàn)象原因作出分析，有利于提高學生思維的嚴密性，屬于學科融合中的創(chuàng)新，自然而不露痕跡。

4源于教材，高于教材

試題取材于教材中的探究實驗，凡是使用該教材的學生都已經(jīng)接觸過，不偏、不怪。試題要求對實驗中的缺陷進行改進與探究，并不是教材實驗的簡單再現(xiàn)，而是比教材要求更高，改變以往“照方抓藥”、“依葫蘆畫瓢”的驗證實驗，有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和能力。

[解答思路]

本題以問題為主線，并將問題重心放在實驗原理和裝置原理上，環(huán)環(huán)相扣?，F(xiàn)簡析如下:

在題干中提出了本題要解決的問題:反應速率慢，玻管中“遲遲不見水柱上升”，而在圖1和圖2中，又有意將改進前的教材中的圖1和改進后將玻管變成尖嘴管的圖2并排放在一起，這對正確解答第1問“拉細尖嘴的作用”有很好的提示作用。

有了第1問的正確解答基礎后，第2問從裝置中增加了濾紙條，并在濾紙的兩面粘附鐵、炭粉末，就會自然聯(lián)想到是為了增大和空氣中氧氣的接觸面積而加快反應速率。這又是一個裝置原理。

第3問第一空是實驗原理，是升溫對化學反應速率的影響，第二空要解釋實驗現(xiàn)象，從空氣的熱脹冷縮考慮也應該不難，第三空有了測定泡菜水的pH的鋪墊，也降低了又一次闡明實驗原理的難度，不過這里應該是全題對思維要求最高之處。溶液的pH比食鹽水小，酸性強，自然是能夠使氧氣的氧化性增強。

答案:

1. 放大實驗現(xiàn)象，以利于更明顯觀察到水柱上升。

2. 增大鐵粉與氧氣的接觸面積，加快吸氧腐蝕速率。

3. 加快反應(或吸氧腐蝕)速率;具支試管內(nèi)氣體受熱膨脹，體積增大放出;泡菜水酸性比食鹽水強而使氧氣氧化性增強;泡菜水中溶解了大量有機和無機鹽，使反應速率加快。(后面兩空可以交換位置)。

參考文獻:

[1]王祖浩.普通高中課程標準教科書·化學選修.化學反應原理[M].江蘇教育出版社，2006:23.

[2]任志強，徐素芳.蘇教版.化學反應原理中值得商榷的幾個問題[J].中學化學教學參考，2008(11):36.