钢铁吸氧腐蚀实验的改进研究

综合实践活动教师指导案例—钢铁吸氧腐蚀实验的改进研究罗山高中新校化学组：郑文燕1钢铁吸氧腐蚀实验的改进研究罗山高中新校化学组：郑文燕2015-09-05教学目标：1．知识与技能目标（1）认识金属腐蚀的普遍性及危害性（2）知道金属腐蚀的类型和钢铁腐蚀的原理。（3）掌握吸氧腐蚀的电化学原理。2．过程与方法目标（1）从现象到本质的分析，学会设计实验。（2）以学生讨论、实验、合作为主，从实验探究过程中提高对实验现象的观察能力和分析能力。3．情感态度与价值观目标（1）通过钢铁腐蚀与生活实际相联系的内容,增强学生学习兴趣.（2）通过课堂探究活动,发展学生的探究能力。教学过程：1．问题的提出钢铁的吸氧腐蚀，是高中化学新教材选修4《化学反应原理》（人教版和苏教版）的一个实验，人教版中作为教师演示实验，是将经过酸洗除锈的铁钉用饱和食盐水浸泡后进行实验的：至少需等待5min甚至更长时间才能观察到水柱上升。苏教版中则作为学生探究实验，稍有区别是在铁粉中掺入少量炭粉，混合均匀后用氯化钠溶液浸泡，2再使之发生无数微小的原电池反应的条件下进行吸氧腐蚀，进而观察因为氧气在腐蚀中被消耗后产生水柱的上升，但是苏教版新教材实验的做法甚至需要几十分钟的时间才能观察到现象。在课堂上等待这样长时间才能观察到实验现象，无论是作为教师演示实验还是我们学生探究实验，都显然不恰当。因此，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实验。为此学生小组对此实验进行了比较全面的改进研究，结果显著加快了钢铁吸氧腐蚀的速度，在50s内可以观察到非常显著的实验现象。这里简介于后。2．改进研究⑴改进浸泡混合粉末的溶液课本上实验上的电解质溶液是饱和食盐水中性溶液，细心的同学发现在日常烹调中用菜刀切泡菜时，菜刀粘上泡菜水后会很快观察到菜刀上产生斑斑铁锈的启示，我们改饱和食盐水为泡菜水，用它浸泡铁粉和炭粉的混合物。⑵缩小玻璃导管的口径来放大实验现象课本中的导管比较粗，微弱的变化实验效果表现不明显，为突出实验变化，将玻璃导管改成毛细尖嘴管（尖嘴部分长约4cm）用胶皮管连接在具支试管的支管上。⑶增大铁炭混合粉末与空气的接触面积来加快反应速率将滤纸剪裁成比具支试管的直径稍窄的长条，在具支试管的橡皮塞上切两条平等的切口，再用泡菜水浸湿滤纸条后，在滤纸条的正反3两面均匀沾上铁、炭混合粉末，将滤纸条卡入橡皮塞的切口中装入具支试管中组成如图1、2、3的装置（已略去夹持装置），分三个小组进行实验。⑷用大烧杯准备好60℃的热水浴备用。⑸按照炭粉和铁粉质量比为1：10混合均匀作为本实验钢铁吸氧腐蚀的样品，在试管的水中加入几滴红墨水，便于观察水柱上升的情况。实验过程及数据：（本实验改进研究时的室内温度为8.5℃）三．实验过程及结果钢铁听氧腐蚀实验改进结果数据表样品编号装置情况实验现象数据第1组用泡菜水浸泡混合粉末，在常温下进行实验50s后玻管中水柱迅速上升到5cm第2组用泡菜水浸泡混合粉末，并同时在橡皮塞上卡上滤纸条在常温下进行实验45s后玻管中水柱迅速上升到5cm第3组用泡菜水浸泡混合粉末，并同时尖嘴处前10s向外冒气4在橡皮塞上卡上滤纸条后，将具支试管浸入60℃的热水浴进行实验泡，10s～40s玻管中水柱迅速上升到到6cm从以上实验数据可以看出无论采取上面的何种方式进行此实验，效果都非常理想，无论是作为课堂演示实验还是作为学生探究实验，出现满意的结果的时间都很适合课堂教学的节凑需要。同时根据不少省份在使用新教材时都不约而同地把选修模块中的《化学反应原理》规定作为必选模块，即学生修完必修Ⅰ和必修Ⅱ的模块后接着学《化学反应原理》模块，时间正好是高二上学期，进入了冬天，天气比较寒冷，如果使用人教版教材的省份，教材在本模块中学生已经学习了温度对化学反应速率的影响，北方大部分省份的气温应该低，适宜用水浴中进行此实验的方法，值得指出的是：在具支试管放入热水浴中时，玻管尖嘴处前10s时间内先向外冒气泡，应该是试管中的空气因为受热膨胀的原因。四．收获与反思用pH试纸检测，泡菜水的pH值为5，呈较弱的酸性，从在热水浴中的实验现象可以看出，在该实验中的反应应该是吸氧腐蚀，从实验数据中可以得出：该实验得以大大缩短现象出现的时间，最关键的是将饱和食盐水更换成泡菜水，我们觉得是因为泡菜水在坛中浸泡新鲜疏菜时，除了在水中加入的食盐外，疏菜中的大量有机和无机盐也进入了泡菜水中，溶解了的盐种类丰富，能够大大加快钢铁吸氧腐蚀的速度，此实验的改进研究也完全符合新课程标准的精神，把化学知5识放在学生熟悉的生活情境中去学习和研究。五．设计与反思学习化学的乐趣的最高境界，是把所学的知识、技能、技巧等运用到生活中去，一名好学生最大的优点是能很好的观察生活，有很好的动手能力，用所学的知识反思化学教材学习，反思生活，为我们的学习和生活指导方向，很好的体现了新课改精神！