羅小艷 周均睿
摘 要:鐵的吸氧腐蝕演示實(shí)驗(yàn),是人教版高中化學(xué)新教材《化學(xué)反應(yīng)原理》(選修4)課本中的一個(gè)實(shí)驗(yàn),由于所用鐵釘表面積較小、導(dǎo)管較粗,按照課本上的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn),需要較長(zhǎng)的時(shí)間才能觀察到明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,不利于進(jìn)行課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)。鑒此,筆者對(duì)該實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)研究提出了新的改進(jìn)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(kāi)的雙通管為主體的復(fù)合實(shí)驗(yàn)裝置在1~2 min內(nèi)同時(shí)完成鐵的吸氧腐蝕與析氫腐蝕。對(duì)比明顯,現(xiàn)象突出。
關(guān)鍵詞:橡膠隔板;雙通管;NaCl溶液;鐵粉;碳粉;CH3COOH溶液
一、 問(wèn)題提出
鐵的吸氧腐蝕演示實(shí)驗(yàn),是人教版高中化學(xué)新教材《化學(xué)反應(yīng)原理》(選修4)課本中的一個(gè)實(shí)驗(yàn),而且鐵的吸氧腐蝕和析氫腐蝕作為原電池教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容,生活中常見(jiàn)的是鐵的吸氧腐蝕。由于所用鐵釘表面積較小、導(dǎo)管較粗,按照課本上的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn),需要較長(zhǎng)的時(shí)間才能觀察到明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,不利于進(jìn)行課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)。鑒此,筆者對(duì)該實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)研究提出了新的改進(jìn)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(kāi)的雙通管為主體的復(fù)合實(shí)驗(yàn)裝置在1~2min內(nèi)同時(shí)完成鐵的吸氧腐蝕與析氫腐蝕。進(jìn)行兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的對(duì)比,現(xiàn)象明顯,趣味性強(qiáng),給學(xué)生留下了深刻的印象。
二、 實(shí)驗(yàn)過(guò)程
(一) 實(shí)驗(yàn)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(gè)、橡膠隔板一個(gè)、單孔橡膠塞兩個(gè)、小試管兩個(gè)、導(dǎo)管兩個(gè)。
(二) 實(shí)驗(yàn)儀器裝置圖及組裝說(shuō)明
雙通管中間用橡膠隔板隔開(kāi),導(dǎo)管要短一些細(xì)一些,以便觀察到明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
(三) 實(shí)驗(yàn)步驟、現(xiàn)象及結(jié)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(rùn)濕過(guò)(濕過(guò),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(shuō)明發(fā)生了吸氧腐蝕,讓學(xué)生分析其原理:鐵做負(fù)極,失去電子,F(xiàn)e-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,F(xiàn)e(OH)2極不穩(wěn)定,在空氣中發(fā)生4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,F(xiàn)e(OH)3不穩(wěn)定,長(zhǎng)期放置后失水形成鐵銹。由于O2的消耗,雙通管左邊壓強(qiáng)變小,大氣壓將左端試管中滴有酚酞的水壓入試管中,導(dǎo)致A處出現(xiàn)紅色。右邊B處有氣泡產(chǎn)生,說(shuō)明發(fā)生了析氫腐蝕。原理:
鐵做負(fù)極,失去電子,F(xiàn)e-2e-Fe2+,在溶液中的H+得到電子發(fā)生:2H++2e-H2↑。
第一、使宏觀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與微觀的原理解釋一致,以實(shí)驗(yàn)提供的事實(shí)為支持,使學(xué)生對(duì)吸氧腐蝕使氧氣參與反應(yīng)的事實(shí)由抽象到直觀,促使學(xué)生對(duì)吸氧腐蝕、析氫腐蝕的本質(zhì)的認(rèn)識(shí)和理解,且印象深刻。此實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)解決了宏觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如何與微觀的原理解釋一致的問(wèn)題,有利于教師突破重點(diǎn)難點(diǎn),創(chuàng)新該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì),使教學(xué)效果達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。
第二、用自制的儀器,同時(shí)完成鐵的吸氧腐蝕與析氫腐蝕,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對(duì)比明顯,印象深刻,達(dá)到了預(yù)期效果。
第三、啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生的思維活動(dòng),學(xué)生對(duì)吸氧腐蝕溶于水膜的氧氣得電子被還原感到難以理解,因?yàn)樗麄內(nèi)狈Ω行哉J(rèn)識(shí),此實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)很自然地啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象去分析反應(yīng)原理,該實(shí)驗(yàn)的裝置設(shè)計(jì)能激活學(xué)生的新思維。
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作者簡(jiǎn)介:
羅小艷,周均睿,云南省曲靖市,云南曲靖一中。