利用手持技术探究铁的电化学腐蚀实验*

借助手持技术,利用电压传感器和pH传感器测定不同酸碱性环境下金属铁发生电化学腐蚀的模拟原电池电压变化情况,探究金属铁发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀对应的pH范围,帮助学生深入理解铁的电化学腐蚀原理,感受化学定量实验的魅力。     

实验探究钢铁的腐蚀

在电化学的教学中,很多教师普遍认为钢铁在酸性环境下发生析氢腐蚀,在碱性或中性环境下发生吸氧腐蚀。。笔者对此进行了多次实验,发现此结论有误。这里和同行们一起探讨。     

基于传感器探究酸性条件下铁的吸氧腐蚀

人教版《化学反应原理》中介绍了金属的电化学腐蚀，主要是钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀。结合教材分析铁的腐蚀原理，得出铁的析氢腐蚀会导致体系压强增大，吸氧腐蚀会导致体系溶解氧减小。据此利用压强传感器和溶解氧传感器探究酸性条件下铁的吸氧腐蚀，并设计正交实验寻找发生吸氧腐蚀的最佳条件，帮助学生进一步理解铁的吸氧腐蚀。     

巧用套管实验演示钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀

正1提出问题中学化学教材[1]对钢铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀的实验设计是根据导管中水柱的变化进行说明,实验现象明显。对此实验的探究也有文献报道[2-3]。笔者重新设计实验,使实验现象更明显、更具趣味性。2实验设计2.1实验原理铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀的电极反应为:2Fe-4e-=2Fe2+(负极);O2+2H2O+4e-=4OH-(正极)。     

巧用滴瓶设计系列化学实验

利用常见化学仪器滴瓶设计系列化学实验——钠与乙醇反应、铝与NaOH溶液反应、铜与浓、稀硝酸反应以及铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀等, 改进后的实验装置简约, 便于携带, 易于操作, 现象明显, 无污染, 也为教学赢得时间。     

探究锌与硫酸亚铁置换反应中无气泡产生的演示实验方案

初中化学教材中Zn置换Fe²⁺中Fe的演示实验中产生的大量气泡干扰学生对置换反应的认知学习。造成该现象的原因主要有：(1)Zn置换出Fe后形成Zn-Fe原电池引起的析氢腐蚀;(2)Fe的析氢过电势较Zn低,因此Zn置换出的Fe掺杂后,使得析氢过电势降低产生大量的气泡。基于此,采取控制反应条件,抑制反应中气泡的产生、放大Zn置换Fe的现象。通过调整反应时Fe²⁺的浓度、pH从而调整Zn-Fe原电池的数量以及析氢过电势,对该教学演示实验条件进行探究。结果表明当FeSO₄的浓度为0.54 mol/L、pH=3.58,Fe³⁺的浓度在KSCN检测不出的条件下,可以观察到Zn置换出的Fe附着在Zn的表面且能被磁铁吸引,同时观察不到气泡的产生。     

H_2S环境中UNS J91540不锈钢的电化学行为对SCC的影响

应用慢应变速率拉伸试验和电化学方法研究了湿硫化氢溶液中UNS J91450不锈钢的电化学行为对应力腐蚀开裂的影响.结果表明,本实验条件下UNS J91540不锈钢具有较高的SCC敏感性,并随着溶液pH的降低而明显增大.该不锈钢的电化学行为对它的腐蚀开裂(SCC)敏感性具有重要影响.开路电位下该不锈钢的SCC行为同时受氢脆作用和裂纹尖端阳极溶解作用的影响.在pH较低的介质中析氢电流较高而裂纹尖端阳极溶解作用略低,而在pH较高的介质中析氢电流较低而裂纹尖端的阳极溶解作用相对增强.氢脆作用对UNS J91540不锈钢SCC敏感性影响更显著.     

中学化学教学中的有关电化学问题：谈原电池,电化学腐蚀

本文讨论了中学电化学教学中的两方面问题：一是电化学中的三大类电极如何构成各种原电池,并正确写出电极反应和电池反应,由反应正确设计出电池提出了规律性建议并示例;二是将原电池理论应用于电化学腐蚀,讨论了析氢腐蚀和吸氧腐蚀的可能性及规律,并解释了中学常见的疑难问题。     

含O2高温高压CO2环境中3Cr钢腐蚀产物膜特征

采用高温高压反应釜分别开展3Cr钢在CO2和O2共存、单独CO2和单独O2三种气体条件下的腐蚀实验,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线能谱(EDS)和电化学方法研究了3Cr钢在高温高压含有O2的CO2环境中的腐蚀产物膜特征.结果表明,在含有O2的CO2的条件下,3Cr钢表面腐蚀产物膜疏松多孔,主要成分为FeCO3、Fe3O4和Fe2O3,腐蚀产物中未见明显Cr元素富集,3Cr钢表现出点蚀的腐蚀形态.3Cr钢在高温高压含O2的CO2腐蚀条件下内外膜层电阻(Rf1、Rf2)和电荷传递电阻Rt均比仅含有CO2腐蚀环境的低,双电层电容(Cdl)和内外膜层电容(Cf1、Cf2)均比仅含有CO2腐蚀环境的高.含有O2的CO2条件下,其保护性显著低于单一CO2条件下形成的腐蚀产物膜.提出了在含O2的CO2气体条件下,3Cr钢表面存在由多种物质组成的腐蚀产物,这导致腐蚀产物疏松多孔,不会形成单一CO2条件下存在的显著提高腐蚀产物膜保护性的Cr(OH)3层,从而促进了3Cr钢的析氢腐蚀和酸性介质中的吸氧腐蚀的机理.     

稀酸溶液中氯离子对工业纯铁的腐蚀机理研究

关于铁在酸性溶液中的腐蚀电化学行为，对不合特性吸附离子的体系而言，溶液PH值的改变对铁的阳极溶解起着重要作用，表明0＊一参与了钱的阳极溶解过程k’］．当向体系中引入具有特性吸附能力的执离子时，可以引起腐蚀中铁的腐蚀电位、Tdel斜率以及腐蚀电流密度和反应级教等诸多数的变化问，表明CI一也参与了铁腐蚀的电化学过程问．由于介质体系、电板材料及实验条件的差异，不同的研究者所获得的实验结果也不同卜和．然而，这些机理所讨论的均为把高于对阳极过程的影响，对氛离子存在时是否影响阴极析氢过程较少有实验证明．并且，对阳极…     

铁锈蚀条件的探究实验改进

利用纯氧、球形干燥管、细铁丝团等设计的一体化实验装置,解决了铁生锈实验时间长的问题,能让该实验在很短的时间内快速完成,从而提高了实验效率和课堂教学的有效性。     

对铁钉锈蚀条件的再探究

通过对课本中"铁钉锈蚀条件的探究"的案例分析,从反应物、生成物、定性和定量等角度改进设计了该实验,在对问题的再探究中引导学生自主设计、自主实验、自主评价,形成科学探究的方法和能力。     

对“空气中氧气含量测定实验”的改进

通过文献研究和实验研究，得出用吸氧腐蚀原理测量空气中氧气含量，比传统用红磷燃烧测量空气中氧气含量的方法更加科学、准确，并提出改进方案。     

探究“铁的锈蚀条件”实验创新设计

设计了铁的锈蚀实验,说明了铁钉的处理方法,增加了温度、酸、碱的影响条件,实现了铁跟蒸馏水及空气中氧气快速反应而生锈,使实验在5 min左右就能够得到准确的结果。     

军校大学化学创新实验课:VCI技术在装备储存中的应用

将经过实际应用验证的科研成果--气相缓蚀技术设计成军队院校开设的大学化学课程实验。该实验涉及武器装备存储中的问题与需求和气相缓蚀技术的工作原理、优势以及配方筛选基本原则,并介绍了该实验的具体课堂实施环节。通过本实验的开设,期望达到预定的各层次教学目标,提高军校人才培养质量。     

“测定空气中氧气含量”实验的改进

针对沪教版九年级化学教材中“测定空气中氧气含量”实验存在的不足,在文献研究的基础上设计和优化实验,得到一种利用铁粉吸氧腐蚀原理和连通器装置的改进方案。改进方案具有原料廉价易得、绿色环保、装置简约、操作简便、现象明显、动态可视、科学高效、安全可靠的优点。     

铜的腐蚀电化学行为及应用综合实验设计

以纯铜为研究对象,采用开路电位、动电位极化曲线和交流阻抗谱（EIS）等电化学方法和扫描电镜（SEM/EDS）技术研究了铜在模拟海水中的腐蚀电化学行为和机理。本实验涉及电解质溶液、原电池和电解池的相关知识,同时还涉及表面形貌及成分分析等相关知识,并将这些知识应用于金属腐蚀研究中,综合性较强,可作为大学本科生二年级或研究生一年级的综合实验教学内容。     

初中化学教材中铁钉锈蚀实验的数字化改进

针对沪教版九年级化学上册教材中的“铁钉锈蚀实验”存在反应时间长、课堂操作难、可视化程度低、控制变量难等问题,结合数字化传感技术对该实验进行一系列的探究与改进,设计了2组对比实验,通过定量测定还原铁粉在生锈过程中的耗氧量,探究钢铁锈蚀的条件以及影响钢铁锈蚀速率的因素。     

基于三重表征的实验教学——以铁的吸氧腐蚀为例

传统的铁吸氧腐蚀实验耗时长,现象不明显,课堂演示效果差。利用U型管及灵敏电流表等装置对教材中铁的吸氧腐蚀实验进行改进,并且结合原理分析完整地呈现了铁的吸氧腐蚀的宏观现象、微观本质和符号表征,丰富了学生对该部分知识的认知。研究结果表明基于三重表征的实验教学能够促进学生成绩的提高。     

基于原理解读的铁吸氧腐蚀实验再设计

由教材中吸氧腐蚀原理的解读引发思考, 对相关铁吸氧腐蚀实验再研究, 从溶液中的氧气参与吸氧腐蚀反应的角度设计吸氧腐蚀实验器, 用数字化实验技术中的溶解氧传感器进行实验, 能直观形象地看到溶解氧参与反应, 且有电流产生, 还探究了氯化钠溶液进行实验时的最佳浓度。