利用氧气和温度传感器探究铁的吸氧腐蚀

一、实验配置情况

（一）设计理念

本节课选自高中化学人教版2019 选择性必修1第四单元第四节金属的电化学腐蚀与防护。本节内容要求掌握铁的吸氧腐蚀反应的原理和本质。

教材原有的实验设计发现两个问题：1、反应较慢，短时间内实验现象不明显；2、且有学生提出即使导管中倒吸出水柱，也不能说明一定是氧气参与了反应。所以利用压强减小侧面佐证反应消耗了氧气不够具体直观。而本实验利用圆底烧瓶和氧气含量传感器、温度传感器，直接测量氧气含量及反应的温度变化，优化了课本实验设计。相较于原有的课程设计，本案例具有简单、直观、迅速的优点。

（二）仪器设备及主要功能

二、特色亮点

1.改进后的实验直观体现出吸氧腐蚀是一个有氧气参与反应的电化学过程。

2.对教材上铁的吸氧腐蚀装置进行了优化和改进，选择铁粉和碳粉代替铁钉，反应速率更快，现象更明显。

3.使用氧气含量传感器以及温度传感器采集数据，通过计算机软件的曲线变化可以实时地显示体系的氧气含量以及温度变化，具体而直观，学生对铁的吸氧腐蚀的实验认识更深刻。

三、课程设计

（一）课程名称

利用氧气和温度传感器探究铁的吸氧腐蚀

（二）教学目标

通过学生实验测量氧气含量及反应的温度变化，通过能从能量转换角度解释“暖宝宝”发热的原理，并进而知道金属吸氧腐蚀的化学原理和形成条件

（三）教学重难点

吸氧腐蚀的原理

（四）教学过程

【引入】为什么打开暖宝宝会放热？为什么暖宝宝中的铁粉生锈速度这么快？

问题1：看包装找出暖宝宝的主要成分，撕开暖宝宝不透气的纸膜，里面的成分和什么接触？暖宝宝放热说明什么？

学生1：推测里面的成分与空气中氧气发生反应且反应放热。

实验验证：实验视频（教材p112页【实验4-3】）

教师：本实验能说明有空气中的气体参与反应，并不能说明是氧气，且放热也不明显。下面我们用数字化传感器将本实验完善一下。

课前准备

实验准备

①将温度传感器与氧气含量传感器与计算机连接。

②打开软件，分别设置横纵坐标

（横坐标：5分钟；     纵坐标：氧气含量：0-21%       温度：15-25℃）

实验操作

①用饱和食盐水润湿圆底烧瓶，把混合均匀的铁粉和碳粉均匀的铺满烧瓶，塞紧橡胶塞。

②点击计算机软件上的 “开始”按钮，开始采集数据。

注意事项

①实验前保证圆底烧瓶的洁净和干燥，以保证饱和食盐水可以充分润湿烧瓶。

②实验前要用药匙把铁粉和碳粉混合均匀，且混合后的铁粉和碳粉要尽量铺满圆底烧瓶，以保证较快的反应速率。

数据及原理分析

问题2：从以上数据说明什么？

学生：该反应是一个温度升高及氧气浓度减小的反应。

【课件】

总结：这就是铁的吸氧腐蚀的原理以及反应条件，也是暖宝宝发热的原理：形成了原电池，加快了反应速率。

（五）教学评价

本节课要求学生掌握吸氧腐蚀的原理和本质。金属的腐蚀伴随着两个与化学密切相关的社会热点话题，分别是生活中能量的利用以及资源节约与保护两大话题。吸氧腐蚀在生活中既体现它的危害，又可被人类应用，并造福人类，体现了掌握科学知识改善人类生活和促进人类发展的重要意义。因此，本节课内容具有很强的现实社会意义。