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1、对两个电化学实验及其教学策略探究文章编号:1005-6629(2010)01-0015-03中图分类号:G633.8文献标识码:C过去中学教材在介绍金属的电化学腐蚀与防护这一内容时，主要是以叙述的方式介绍电化学腐蚀所涉及到的一些概念,如金属腐蚀、化学腐蚀、电化学腐蚀等概念，重点分析析氢腐蚀.吸氧腐蚀、牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法这些内容及其相应的4张示意图,从未用实验来介绍这些内容。而人教版《普通高中课程标准实验教科书化学选修4化学反应原理》(以下简称为人教版《化学反应原理》)一书一改过去的做法，第一次在中学教材中增加了两个新颖有趣的实验，
2、一个是铁的吸氧腐蚀实验，另一个是验证牺牲阳极的阴极保护法实验,使人大开眼界，印象深刻。为了取得理想的教学效果,首先要能在短时间内保证实验成功，其次要采取适当的教学策略,因此需要对这两个电化学实验及其使用的教学策略进行深入的研究才能达到此目的。1对铁的吸氧腐蚀实验及其教学策略的研究在学习金属的电化学腐蚀的内容时，人教版《化学反应原理》一书是通过对第85页的实验4〜3中实验现象的观察和分析这种形式来探究铁的吸氧腐蚀实验的。具体如下:将经过酸洗除锈后的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下,放入图4-17（即图1）所示的具支试管中。几分钟后，观察导管中水柱的变化,思考引起
3、变化的原因。实验后，需要引导学生先仔细观察这个实验得出两个重要的实验现象:一是导管中有水柱上升,二是铁钉有生锈的现象。然后引导学生分析思考引起这些变化的原因，尤其是要注意引导学生观察岀经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡—下，放入具支试管中，然后把橡胶塞塞入具支试管口,才把导管放入装有5-6mL水的试管中，几分钟后，铁钉有生锈的现象（因为这个现象容易被学生分析时所忽视）。铁钉生锈说明铁被腐蚀了，但这里的铁到底发生的是化学腐蚀？还是电化学腐蚀？是析氢腐蚀？还是吸氧腐蚀？就很值得学生去认真分析和思考。为了达到此目的，可以向学生提出为什么教材第85页的图4-1
4、7（即图1）把实验4-3这个实验标明为铁的吸氧腐蚀实验这一问题供学生思考。这是因为铁钉是铁合金,不是纯金属，有利于发生电化学腐蚀，另外我们知道常温下纯铁在干燥的空气中不易与氧气发生反应，说明此时的腐蚀现象不是以化学腐蚀为主，而是以电化学腐蚀为主。通过实验可以观察到导管中有水柱上升的现象，对此现象进行分析可以得出这是由于具支试管内的气体减少造成的,加上食盐水浸泡过的铁钉有生锈的现象，联想到原电池的反应原理，使学生茅塞顿开,就容易分析得岀这是由于铁钉发生了吸氧腐蚀的结果。体分析如下:由于铁钉是铁碳合金，在生锈过程中，铁为负极,失去电子被氧化为Fe2+;碳为正
5、极，水膜里的氧气从碳的表面得到铁转移过来的电子而被还原为0H・;负极发生的电极反应为:2Fe・4e・=2Fe2+,正极发生的电极反应为:2H2O+O2+4e-=4OH-;两极生成的Fe2+和0H■结合生成Fe(0H)2,即Fe2++2OH-=Fe(OH)2;Fe(OH)2在空气中又很容易被氧化成Fe(0H)3,即4Fe(OH)2+02+2H2O=4Fe(OH)3;而Fe(0H)3脱去一部水后就会生成铁锈Fe2O3•xH2Oo因此本实验因发生铁的吸氧腐蚀，使铁钉生锈，使具支试管内的氧气减少，造成具支试管和导管组成的密闭体系里的压强降低,才会导致导管内的水柱
6、上升一段距离。如果发生的是析氢腐蚀的话，因放岀氢气导管内就不会有水柱，并且导管下端和试管下部还应有气泡产生。为了能在短时间内看到导管中的水柱有明显的上升，在实验操作上需要注意以下几点：(1)实验时铁钉可放5〜6枚,有利于增大铁钉腐蚀时的耗氧量。
7、=
8、(2)当经过酸洗除锈,并用饱和食盐水浸泡的铁钉放入具支试管后,可以用Mn02作催化剂使H2O2分解产生的02快速通入具支试管中，增大具支试管中02的浓度，铁的腐蚀速率加快，使水柱上升明显,4〜5min后玻璃导管的水柱可上升5~6cm,15-30min后玻璃导管的水柱可上升10-15cmo(3)酸洗除锈后的铁钉
9、最好先用清水清洗,然后才用饱和1=1食盐水浸泡一下，以免残留的酸液与铁直接发生反应,使小试管有气泡冒出干扰实验,使学生误认为发生的是析氢腐蚀。(4)特别要注意一定要先把橡胶塞塞入具支试管口，然后才把导管放入装有5〜6mL水的试管中,此时马上拿起导管,没有水柱，但1-2min后,就会有0.5~2cm左右的水柱，并可以提起导管给学生观察，此时水柱不下落。由于在试管液面以下的水柱远处的学生不易观察,所以提取导管学生就很容易看到上升的水柱，有利于教师进行演示实验。如果先把导管放入装有5〜6mL水的试管中,再把橡胶塞塞入具支试管口，马上拿起导管,就会有1-2cm左
10、右的水柱，这段水柱是由于橡胶塞塞入具支试管口排出的部分空气而引起的。所以对比这两
