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        一道能激勵創(chuàng)新思維的好題

        2014-06-17 23:51:26段昌平李忠平何程
        化學(xué)教學(xué) 2014年4期
        關(guān)鍵詞:鐵絲水槽鋼軌

        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?!庇纱丝芍且呀?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?!庇纱丝芍且呀?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.

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