铁的吸氧腐蚀

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钢铁吸氧腐蚀实验的改进研究

摘要从缩小玻璃管的孔径来放大实验现象，并与生活经验联系来改变实验的浸

泡液、增大混合粉末与空气的接触面、和升高反应的温度三个方面来加快钢铁的

吸氧腐蚀速度，取得了理想的实验效果。大大缩短实验现象出现的时间。

关键词吸氧腐蚀泡菜水增大接触面缩小口径

1问题的提出钢铁的吸氧腐蚀，是高中化学新教材《化学反应与原理》（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，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。为此笔者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

受人们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

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

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（已略去夹持装置）：

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℃）

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

1

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

2

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

3

用泡菜水浸泡混合粉末，并同时在橡

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

尖嘴处前10s向外冒气泡，

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》规定作为限选模块，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，

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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比四川的温度低得多，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，这一点知识学生是具备的。至于南方的省份就完全可以在室温下进行实验。

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

识放在学生熟悉的生活情境中去学习和研究。