2010年。第l期实验与创新思维15
水漂白1cmxlcm规格的红墨水染过的纸条。10
min后纸条完全褪色。
一年以后。再进行剩余氯水的性质研究。将剩
余氯水倒在烧杯中观察．此时溶液颜色与蒸馏水的
颜色无异，嗅之，有不易察觉的刺激性气味。分别
取10mL此溶液注入试管。再分别向其中滴JJn5滴
KI溶液和NaBr溶液．振荡，可看见滴加KI溶液的
试管内呈浅棕黄色。滴J／llNaBr溶液的试管内呈浅
橙色。然后再分别向两支试管中各加入5mLCCI。，
振荡，静置，CCI。层分别呈浅紫色和橙色。最后仍
然用1cmxlcm规格的红色墨水染过的纸条检验溶
液的漂白性，20min后纸条能完全褪色。可见，放
置一年之久的氯水仍然能表现出新制氯水的特性。
综上所述．如果三个月至一年的时间能算久的
话。那么氯水是可以久置的。
2氯水的酸性和氧化性的检验
我们知道，氯水中存在Cl：、H+、HCIO等粒子，
所以氯水既显酸性又显氧化性。于是有人根据氯水
的这一性质想当然地认为：向新制的饱和氯水中滴
加紫色石蕊溶液，必然出现“先变红后褪色”的现
象．由此检验出氯水的酸性和氧化性。
事实是否如此呢?
笔者用以下系列实验得出了不同的结论。
实验1．向新制的饱和氯水中滴加紫色石蕊溶
液，紫色立即褪去。看不到“变红”这一现象。
实验2．取1mL新制的饱和氯水，向其中加入1
mL蒸馏水稀释，然后滴加紫色石蕊溶液，紫色立
即褪去，看不到“变红”这一现象。
接着，依次用新制饱和氯水与蒸馏水配成的体
积比为1：2，1：3……1：10的溶液做相同的实验，做
到体积比为1：3的溶液时，仍然看不到变红，而是
石蕊溶液的紫色直接褪去。做体积比为1：4、1：5、
l：6、1：7几组溶液时，能看到“变红”这一现象，
但红色只能保持不到两秒钟的时间，转瞬间褪为无
色。做体积比为1：8、1：9、l：10三组溶液时。红色
现象能保持两秒钟左右，但是稍一振荡，红色立即
消失。
再进一步稀释氯水，会导致氯水中酸的浓度太
低，滴入紫色石蕊溶液亦不能显示红色。
通过上述实验，可得出这样的结论：用向新制
的饱和氯水里滴加紫色石蕊溶液的方法来演示验证
氯水的酸性和氧化性的做法不可取。
原因：一是新制饱和氯水的氧化性很强，紫色
石蕊溶液在其中变红后瞬问即被氧化褪色．肉眼辨
别不出红色；二是酸使石蕊溶液变红不象碱使酚酞
溶液变红那样醒目，不易辨别；三是就算将新制饱
和氯水稀释10倍后能看到“变红”这一现象。但是
两秒钟左右的时间太短，红色稍纵即逝，不宜用于
演示。
其实，要检验氯水的酸性和氧化性，可用两个
简单的实验分步进行：取适量氯水，向其中加入
NaHCO，粉末，能收集到使澄清石灰水变浑浊的气
体，即可证明氯水具有酸性；另取适量氯水。向其
中滴加品红溶液(或紫色石蕊溶液)，红色(或紫色)
消失．即可证明氯水具有氧化性。
对两个电化学实验及其教学策略的研究
杨瞻谵
(江门市新会陈经纶中学，广东江门529100)
文章编号：1005--6629(2010)01—0015一03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，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
万方数据
16化学教学2010年，第1期
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，放人图4—17(即图1)
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
意引导学生观察出经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食
盐水浸泡一下．放人具支试管中。然后把橡胶塞塞
入具支试管口．才把导管放人装有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4一17(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。就容易分析得出这是由于铁钉发生
了吸氧腐蚀的结果。具体分析如下：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Fe“；碳为正极，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OH一；负极发生的
电极反应为：2Fe-4e--2Fe“。正极发生的电极反应
为：2H20+02+4e---40H一；两极生成的Fe2+和OH一结
合生成Fe(OH)2，即Fe2"+20H一=Fe(OH)2；Fe(OH)2
在空气中又很容易被氧化成Fe(OH)，，即4Fe
(OH)2+02+2H20=4Fe(OH)3；而Fe(OH)3脱去一
部水后就会生成铁锈Fe：O，·xH20。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上升一段距离。
如果发生的是析氢腐蚀的话．因放出氢气导管内就
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。
(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MnO：作催化剂使
H：O：分解产生的O：快速通入具支试管中，增大具支
试管中O：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—15cm。
(3)酸洗除锈后的铁钉最好先用清水清洗，然
后才用饱和食盐水浸泡一下。以免残留的酸液与铁
直接发生反应。使小试管有气泡冒出于扰实验，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。2rain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1，2
cm左右的水柱，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。所以对比这两个
实验操作后．学生才会真正信服先把橡胶塞塞入具
支试管口．再把导管放入装有水的试管中后，导管
里的水柱上升的原因是具支试管里的气体因发生化
学反应而减少所造成的。需要特别提醒的是如果拿
起导管，水柱下落，说明装置漏气，可能是橡胶塞
和具支试管口以及橡皮管和玻璃导管之间不配套等
原因造成的。
为了对这个实验有更深刻的认识。还可以向学
生进一步提出怎样判断具支试管内减少的气体就是
氧气这样一个问题供学生进行思考。进行实验，以
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万方数据
2010年．第l期实验与创新思维17
便得出正确的结论。判断具支试管内减少的气体就
是氧气的实验的具体操作如下：待导管内的水柱不
再缓慢上升后。打开具支试管的橡胶塞，点燃一根
木条，然后把燃着木条伸入具支试管内，结果可以
看到木条熄灭了。这一实验现象可以充分说明具支
试管内减少的气体就是氧气。因此从另一个角度证
明这个实验中所看到的铁钉生锈的现象确实是因为
发生了铁的吸氧腐蚀所导致的结果。
这一实验把钢铁在自然界中普遍发生的缓慢的
电化学腐蚀现象。通过铁的吸氧腐蚀实验让学生能
在短时间、近距离亲眼看到这个放大的自然现象，
能学以致用。能解释生活中的自然现象，让学生感
到亲切、感到兴奋，有利于学生能更好地理解金属
的吸氧腐蚀原理。
2对验证牺牲阳极的阴极保护法实验及教学
策略
在学习金属的电化学防护的内容时，人教版
《化学反应原理》一书介绍了牺牲阳极的阴极保护
法和tbJJn电流的阴极保护法这两种方法，并利用第
87页的科学探究中图4—21(即图2)的实验装置进
行验证牺牲阳极的阴极
保护法实验。
对实验现象的观察，
可以看到电压计指针有
偏移，说明有电流产生，
形成原电池：锌电极不
断溶解减少．说明锌电
极作为原电池的负极，
Fe
经过酸化的
3％NaCI溶液
图2验证牺牲阳极的阴极
保护法实验装置
发生的电极反应为：Zn一2e---，=Zn“；铁电极上有气
泡产生．说明铁电极作为原电池的正极，由于3％
的NaCl溶液是酸化了的溶液．所以铁电极发生的电
极反应为：2H++2e----+H：1I。但铁电极中的铁有没
有与氢离子直接发生置换反应：Fe+2H+=Fe2++H2t
就值得探索了．因此往铁电极附近滴人2滴K，[Fe
(CN)d溶液时，溶液中无蓝色沉淀生成，即可说明溶
液中不存在Fe“．铁未被腐蚀。为了证明铁电极既
未被氧化为Fe“．也未被氧化为Fe3+。因此需要补
做两个实验。第一个需要补做的实验是证明铁电极
没有被氧化为Fe¨，所以需要先吸取铁电极附近的
清液少量于另一支试管中，再滴入KSCN溶液，看
反应后溶液是否呈红色，从而判断铁电极是否被氧
化为Fe“：只有滴人KSCN溶液后，混合溶液不变红
色．才能说明铁电极没有被氧化为Fe3+。第二个需
要补做的实验是Fe2+和[Fe(CN)6]3一反应的实验，由于
中学生从未见过Fe2+和[Fe(CN)6]3一反应的实验现象，
所以在检验铁电极是否被氧化为Fe2+之前，需要补
做第二个实验；由于Fe2+溶液不易保存，都是临时
配制．所以再用一支试管取FeCI，溶液2mL。往Fe—
Cl，溶液中先加入过量的铁粉使Fe3+变成Fe“，充分
振荡静置后，先取少量的上层清液滴力IIKSCN溶液，
当溶液不变红色时(说明Fe3+已被全部还原为
Fez+)。然后才再取一定量的上层清液，滴加K，[Fe
(CN)d溶液。让学生亲眼看至Ⅱ有蓝色沉淀生成，才能
使学生信服牺牲阳极的阴极保护法的实验进行一段
时间后往铁电极附近滴AK，[Fe(CN)6]溶液，溶液中
无蓝色沉淀生成，即可说明溶液中不存在Fe“。这
里需要说明的是实验时要先吸取铁电极附近的清液
做第一个补做实验，证明铁电极没有被氧化为F矿，
以及做完第二个需要补做的实验Fe2+和[Fe(CN)6]3一反
应生成蓝色的铁氰化亚铁沉淀．才能做往铁电极附
近滴入2滴K，[Fe(CN)d溶液，证明铁电极也没有被
氧化为Fe舢。结合这两个实验现象才能说明在Fe、
Zn和酸化的3％NaCI溶液组成的原电池在反应中
铁电极未被腐蚀，而是被保护．这个实验充分说明了
较活泼的锌通过原电池反应阻止了铁的析氢腐蚀。
通过对此实验现象的探究所得出的结论让学生
亲眼看到作为阴极的铁未发生反应，只有作为阳极
的锌发生反应．所以我们把这种类型的金属防护称
为牺牲阳极的阴极保护法。这种方法从中学生的容
易理解和接受的角度来看。实质上是牺牲负极的正
极保护法。
参考文献：
【1】宋心琦．何少华．普通高中课程标准实验教科书化学选修4化
学反应原理第三版【M】．北京：人民教育出版社，2007：84"-88
[214q少华等．q-ai高中课程标准实验教科书化学i蜊J-4化学反
应原理教师教学用书【MI．北京：人民教育出版社，2004：94．
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平衡常数，溶解平衡有溶度积常数，通过化学平衡
常数可以将常见的动态平衡实现有机的衔接。
总之．新课程中教师不仅是已有专业知识和技
能的继承者和实践者。也是专业知识和技能的发展
者。新课程中一些无法预见的、实践性的、从未见
过的教学情境。对教师是一种强大的激励力量。教
师作为专业人员，在其中体验理性释放的愉悦和创
造冲动所浸透着的欣喜。在新的教学情境中。教师
不断提升和完善自己。面对新教材。教师又一次
站在了起跑线上，这已经不取决于个人的选择，而
是一种教育情境的规定，一种课程发展趋势，这种
历史性的变化将铸就一代新型的教师。
万方数据
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