賈順義

鋼鐵的電化學腐蝕在蘇教版高中化學教材中多次出現(xiàn).教材上都是用示意圖的形式來說明反應原理，并沒有通過實驗測定反應中的電流，對于吸氧腐蝕與析氫腐蝕沒有進行詳細的比較.DIS在實驗室里日益普及，能否用DIS技術檢驗電化學腐蝕時的電流呢？在弱酸性的條件下，一定是析氫腐蝕為主嗎？下面結(jié)合自己的教學實踐進行探究.

一、組裝簡單的原電池

如圖1，分別將鐵釘與碳棒插入一塊泡沫塑料中，上端用傳統(tǒng)的靈敏電流計將碳棒與鐵釘連接起來，下面的燒杯中可以加自來水，電流會大一點易檢測到.如果用礦泉水，電流會小一點，但是也可以檢測到.利用DIS的微電流探頭，也可以將反應中的電流檢測出來.畫出實驗數(shù)據(jù)圖，從而證明鋼鐵在發(fā)生腐蝕時的確有電流產(chǎn)生.

二、鋼鐵的電化學腐蝕實驗

蘇教版《化學反應原理》第23頁的活動與探究，是通過發(fā)生電化學腐蝕后具支試管中氣體壓強的變化來說明反應發(fā)生了.實驗裝置圖略.這個實驗現(xiàn)象不明顯，不容易成功.而利用DIS壓強傳感器，能夠迅速地測定試管中壓強的變化.實驗裝置如圖2.

為了使反應迅速發(fā)生，我采用了江軍老師的方法.在大試管內(nèi)壁套一層濾紙，并用0.1mol/L的NaCl溶液潤濕，撒上1g鐵粉，再撒上2g炭粉，（這樣的操作和配比，實驗較快），然后利用壓強傳感器得到數(shù)據(jù)圖：棕色的曲線代表的是吸氧腐蝕時試管中壓強的變化趨勢，藍色的曲線代表的是1mol/L稀醋酸中加入同樣質(zhì)量的鐵粉時壓強的變化趨勢圖（圖略）.從圖中可以看出，在稀醋酸中加入鐵粉后，試管內(nèi)的壓強稍變小，然后稍有升高.同時，可以得出如下結(jié)論：在氯化鈉溶液存在下，鋼鐵發(fā)生了吸氧腐蝕，使大試管中的壓強下降，而對比用的酸性條件下的稀醋酸溶液中壓強變化不明顯.這引起我的思考.沒做實驗之前，總覺得析氫腐蝕會產(chǎn)生氫氣，試管中的壓強應該增加.為什么壓強變化不大？是不是醋酸引起的？為了分析不同濃度的醋酸對鐵粉腐蝕速率的影響，我用不同濃度的稀醋酸進行實驗，比較醋酸的濃度對實驗中壓強的影響.我做了3個對比實驗，然后用藍色的曲線代表1mol/L稀醋酸，棕色的曲線代表3mol/L稀醋酸，藍綠色的曲線代表6mol/L稀醋酸，在同一個坐標系中得到三個曲線趨勢圖（圖略），然后引導學生對曲線進行分析.從曲線中可以得出的結(jié)論是，以醋酸為電解質(zhì)溶液，鋼鐵腐蝕時仍然以吸氧腐蝕為主.即使是酸性的環(huán)境，但吸氧腐蝕還是發(fā)生了.曲線變化不大的原因，可能是消耗氧氣的速率與生成氫氣的速率差不多，所以壓強的變化不大.

三、利用DIS技術對鋼鐵電化學腐蝕實驗探究的反思

1.實驗改進前后的比較.實驗1：檢驗電流.教材上沒有提供實驗裝置，改進后的實驗裝置如圖1.實驗2：測定壓強.教材中的裝置如圖2，改進后的實驗裝置如圖3.

2.本次DIS實驗改進的特點.①驗證了鋼鐵在腐蝕時的確有電流產(chǎn)生.②說明了鋼鐵在不同的條件下，發(fā)生了不同的電化學反應，特別是說明了，即使是在酸性條件下，吸氧腐蝕也同樣發(fā)生.③現(xiàn)象明顯，實驗成功率高.

3.鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕后，會造成氧氣濃度下降，應該用氧氣傳感器來測定O2濃度的變化，但我校的氧氣傳感器都有問題，不能正常工作，只好改為用壓強傳感器來測定試管中壓強的變化.

總之，每一個實驗的改進都不是憑空想象出來的，而是在學習前人已有經(jīng)驗的基礎上，通過實踐→反思→改進→再實踐的過程.在實驗反思中，筆者關注的內(nèi)容有：實驗現(xiàn)象是否明顯？能不能將實驗現(xiàn)象進行數(shù)字化處理？，反思實驗效果（怎么做這個實驗？為什么做這個實驗？怎么做得更好？）.對于課本中“鋼鐵的電化學腐蝕實驗”的改進，我最終確定了目前的實驗方案.我相信，以后還會有更加完善的方案出現(xiàn).