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铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀实验的再优化
作者：姚蕾廖钫来源：《现代职业教育高职高专》2018年第08期
摘要针对吸氧腐蚀中反应速率太慢的问题和析氢腐蚀中水柱不降反升的异常现象，对钢铁的两个电化学腐蚀实验进行优化改进，旨在设计出步骤方便、操作简单的课堂演示实验。
关键词吸氧腐蚀；析氢腐蚀；钢丝绒
中图分类号G6338文献标志码A文章编号20960603（2018）22008201
铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀是高中化学实验中的典型案例。人教版教材中并没有设置析氢腐蚀的实验装置，但设计了用饱和食盐水浸泡后的铁钉来演示的吸氧腐蚀实验，但在实际教学过程中我们发现，铁钉反应速率太慢，观察到水柱的上升需10分钟以上的时间，使课堂教学缺乏连贯性，影响课堂教学效果。苏教版教材上则用混合后的碳粉和还原铁粉的混合物分别浸润饱和食盐水和稀醋酸后来演示吸氧腐蚀和析氢腐蚀实验，但通过实际操作后却发现前者存在的问题与人教版的实验设计大同小异，而后者析氢腐蚀实验中导管中的液面不降反升，反误导学生金属在较强酸性条件下仍然发生吸氧腐蚀。对此，广大科研成员进行了改进研究：罗仁达通过用泡菜水喷湿吸附着铁粉、碳粉混合物的棉花在滴瓶的滴管中进行吸氧腐蚀实验，但泡菜水中含有的微生物可能会干扰结论的得出；张正飞用装有浸湿铁粉和碳粉混合物的注射器演示铁的电化学腐蚀实验，但实际上吸氧腐蚀中注射器内外压强差产生的驱动力却很难推动活塞下移；肖中荣则利用过量硫燃烧耗氧的方法来排除吸氧腐蚀对析氢腐蚀实验的干扰，但后续反应处理复杂，课堂上演示不便。
针对以上出现问题，并结合教学实际，笔者对吸氧和析氢腐蚀实验做出了以下改进：
一、实验原理
（一）钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或者呈中性，且溶有一定量的氧气时，发生吸氧腐蚀：
负极：2Fe4e2Fe2
正极：2H2OO24e4OH
总反应：2FeO22H2O2Fe（OH）2
（二）钢铁表面吸附的水膜较强时，发生析氢腐蚀：
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负极：Fe2eFe2
正极：2H2eH2↑
总反应：Fe2H2OFe（OH）2H2↑
吸氧腐蚀和析氢腐蚀产生的Fe（OH）2再次被氧化：
4Fe（OH）2O22H2O4Fe（OH）3
Fe（OH）3脱去一部分水就生成Fe2O3XH2O，也就是铁锈。
二、实验改进
（一）吸氧腐蚀实验改进
用比表面积大的钢丝绒（主要成分为C、Fe单质）取代铁钉和铁粉、碳粉的混合物，钢丝绒在使用前务必用稀盐酸除净表面锈迹，再用蒸馏水冲洗掉表面的盐酸。如图1所示，首先检验装置的气密性，然后开始实r