中学化学2013年8期钢铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀的实验改进.doc

钢铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀的实验改进
湖北省襄阳市东风中学 441004 但世辉
湖北省枣阳市第五中学 441200 李甫华

按照现行人教版选修4实验（4—3）中“铁的吸氧腐蚀实验”的方案进行实验，所需时间较长（5～8分钟）才有较为明显的现象，不利于课堂教学的演示，如何让这个实验能够在很短的时间内完成，成了新教材使用过程中的一个疑难问题，为此笔者进行了如下改进（图1）。
一、实验改进及相关说明
图1 铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀实验装置图
止水夹
橡胶管
粗棉线
红墨水
1.在橡胶塞上打孔，穿过带有橡胶管的玻璃导管，便于U形管内外大气相通，这样可以平衡装置内外气压，保证U形管内
的红墨水左右液面相平。
2.按照炭粉和铁粉质量比为l：l0混合均匀
作为本实验样品。准备2根粗棉线（使用酒精灯中
的棉线效果很好），其中一根用饱和食盐水润湿，蘸
取还原铁粉与石墨粉的混合粉末，将棉线粘在U形管
左侧橡胶塞底部。另外一根棉线用稀醋酸润湿，同
样蘸取还原铁粉与石墨粉的混合粉末，将其粘在U
形管右侧橡胶塞底部。
二、实验步骤及相关现象
1.向U形管内加入蒸馏水，滴入2-3滴红墨水，打开左右两端止水夹，待U形管左右液面稳定后关闭左侧止水夹。大约3s左右可清晰看到U形管左侧液面缓缓上升，同时右侧液面缓缓下降，形成一个3cm左右的高度差。
图2 导管内形成气柱△h高度示意图
2.打开U形管左侧止水夹，U形管左右液面再次相平，此时关闭右侧止水夹，大约50s左右可以观察到U形管右侧液面下降，左侧液面上升，形成一个2cm左右的高度差。之后，高度差会降至1.5cm左右，原因为右侧开始发生的是析氢腐蚀，生成氢气，气体总量增加，之后又发生吸氧腐蚀，消耗氧气，气体总量减少，高度差自然降低。
3.打开左右两端止水夹，U形管左右液面又持平，重
复1、2步操作，可再次观察到步骤1和2中所形成的液面
高度差。

三、实验改进后的优点
1.由于按教材中装置（图2）进行组装的过程中，不管是先塞紧橡胶塞还是先插入直导管均会压缩装置的空气，导致气体压强增大，势必会在右侧玻璃导管中产生一段气柱，使得导管内液面低于试管中液面，那么在后续实验中要想使其水柱升高就必须事先填补这段下降的高度，这也是教材中实验耗时较长的原因之一。使用带导管的橡胶塞后，通过止水夹的控制可使得U形管内外气流相通，保证反应开始的时候左右液面一致，便可避免上述“高度差”引起的问题。
2.用铁粉与石墨粉的混合物代替铁钉进行实验，并且铺开在棉线的表面，增大了反应物的表面积，加快了反应速率。同时，吸氧腐蚀和析氢腐蚀在同一装置内完成，可更好地进行比较，便于描述二者原理上的差别，便于课堂演示。
3.实验装置和操作步骤十分简单，并且可以通过止水夹的控制重复进行实验现象的观察，同时用红墨水代替蒸馏水，颜色较为显眼，实验现象也更加明显。